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来源:生物谷2016-02-2610:26
2016年2月26日讯/生物谷BIOON/--药物的发现是一项非常艰巨的工作,其需要化学家们从数百万种化合物中筛选最终寻找最适合的那一个,而DNA技术或许就可以明显加速药物的发现之旅。
在麻省沃尔瑟姆市一个普通混凝土楼房二楼的实验室冰箱中保存着一个具有明确标识的检测管,该管中含有天文学数字尺度那么多的混合物,而这些众多的化合物属于制药公司葛兰素史克(GSK)所有,其中包含有1万亿个特殊的DNA标记的分子,其数量是银河系中行星数量的10倍。
这些文库可以帮助制药公司和生物技术公司快速鉴别出可以和疾病蛋白配对的候选药物,尤其是那些很难靶向作用的参与疾病的特殊蛋白质;药物的发现通常都从科学家们开始组装大量的化合物文库开始,随后研究者就会检测这些化合物靶向作用蛋白的效力,这些化合物通常会被加入到每一个包含靶点的孔中来观察是否化合物是否会影响这些靶点的活力,这种方法称之为高通量筛选(high-throughputscreening,HTS),其通常是利用机器人设备自动化地对数百万种化合物进行检测,但目前这种技术的花费非常昂贵,而且有时候并不总是会成功。
过去一些年里,药物化学家已经通过利用条形码样的DNA来对化合物进行标记从而帮助发现更加有用且有效的化合物,这些DNA编码的文库通常会提供多种药物寻找的优势;这样一来研究者们就会将所有DNA标记的分子置于单一的混合制剂中,随后引入靶向蛋白,这样一来结合靶向蛋白的任何一种化合物就会被轻松鉴别出来,而这都得感谢DNA条码的帮助。1992年科学家们首先提出DNA编码文库,DNA编码文库并不会取代高通量筛查技术,很多制药公司目前已经重金投资到了HTS中,而且利用DNA编码技术有时候并不能合成一些化合物,但相比较而言DNA编码技术却会为科学家们提供一种快速、高效且廉价地寻找结合靶点的化合物的技术,比如泛蛋白连接酶,其会对蛋白进行标记并进行处理,同样也可以在癌症疗法中被靶向标记。
大即是美(Bigisbeautiful)
当前GSK公司拥有世界上最大的DNA编码文库(DNA-encodedlibrary),该文库是一般公司200万化合物高通量筛查文库的50万倍。构建DNA编码文库有很多种方法,最大的一种,就像GSK公司的,其是通过利用DNA记录的方法来进行的。化学结构单元,比如氨基酸、胺类和羧酸类,其都可以被合成同时通过化学反应被标记以“DNA条形码”,第二种结构元件就会加入到反应混合物中从而制造一种新分子,同时DNA条形码就会被加长;通过加入四种元件,化学家们就可以开发出药物样的分子,由于存在数千种的结构元件,因此潜在的组合将会是非常巨大的。
相比常规的HTS文库而言,DNA编码文库非常容易维护且使用,一种DNA编码文库可以被储存于单一的检测管中,而HTS文库则需要机器人设施,而相应的设施需要足够大才可以储存每一种化合物。
未来DNA编码文库不仅将会更大更加广泛,而且还会提供很多机会帮助快速应用于临床中去,随着常规筛查的进行,药物化学家们有时候不得不花费数年时间来调节化合物使其变得特殊且安全地用于临床中。相比之下,大尺寸的DNA编码文库意味着科学家们可以寻找到更加适合临床使用的化合物,尽管有些化合物仍然需要优化,但至少科学家们距离成功已经很近了。
其它生物技术公司也相继表示对DNA编码文库非常感兴趣,这些公司不仅利用DNA标签来鉴别特殊化合物,而且以其作为模板来制造新的DNA标签,DavidLiu是来自哈佛大学的一位化学家,他的学生开发出了一种“DNA-模板”方法,同时利用该方法构建了特殊环状分子的文库(macrocycle,包含15个原子以上的大环),这些大型稳定的环状分子可以在多个位点同靶点相互作用,从而增强结合反应的特异性。(GSK和X-Chem公司的DNA编码文库中拥有大量的macrocycle分子)。
首先Liu开发了一种单链DNA模板作为向导,随后将DNA标记的结构元件加入到反应器中,依赖于DNA碱基配对,在物理性上将标记的结构元件从一个结合到另一个,最终的反应就会将线性的结构元件转化成为环状的macrocycle分子,而每一个该分子都会被限制成为特殊的DNA条形码。目前Liu的团队构建的包含14000个大分子的文库已经带来了部分成功,2014年,他们就报道发现了一种特殊稳定的小分子可以有效阻断胰岛素降解酶类(IDE),该酶和2型糖尿病直接相关,为此研究者们还准备研究IDF在健康和疾病中所扮演的角色。
甜蜜的筛选(SweetScreens)
一旦文库建成,下面的乐趣就是鉴别可以吸附靶点的分子了;很多研究依赖于“亲和筛选”来寻找目的化合物,正因为如此他们工程化操作蛋白质使其靶向作用一系列纯化的标签,随后利用纯化标签离开结合对,并且通过包含文库的混合体,最后一步就是利用DNA测序仪来阅读和小分子相关的DNA标识符,这种方法最终就会产生大量的靶向蛋白。但基于亲和的方法往往尤其不足之处,“笨拙”的DNA标记有时候反而会阻碍其同靶点的反应,同时就会使得很多潜在的候选化合物流失,但因为DNA编码文库非常巨大,因此这些损失通常情况下可以被忽略不计;然而有问题的是小分子和其标签通常会结合到纯化柱上,这样就会产生假阳性的结果,纯化的标签也会被靶向蛋白的结构所干扰,从而引入不可靠的数据。
当然很多公司都相继解决了上述问题,Vipergen公司就是其中一个,该公司拥有5000万个分子的DNA模板文库,它们也希望开展这项浓缩的策略;公司的行政总裁NilsHansen表示,试想一下,我们可以冻结蛋白混合物文库并且将其切割成为非常小的小方冰块,如果这些冰块足够小,每一个都包含有单一的靶向蛋白,那么在这个尺寸下进行靶点结合的小分子就会在包含靶点的小方冰块中进行持续过度反应。
当前利用游离漂浮的可溶性蛋白进行DNA编码文库的筛选非常好,但很多潜在的药物靶点都嵌合到了细胞表面,这就使得利用传统的亲和筛查技术变得不太可能,比如大约有40%的被批准的药物都可以靶向作用膜结合的G蛋白偶联受体,因为这些受体分子通常在细胞外部感知分子的存在,为此筛选膜结合蛋白的技术就必须更新换代。其中一种方法就是将DNA编码的文库同完整的可以过度表达膜结合靶点的细胞混合,随后小型分子就会在细胞表面同靶点进行结合;当研究者冲洗掉未结合的文库后,他们就可以通过加热细胞并且阅读被洗脱的DNA标签来鉴别出结合小型分子;在这一方面GSK公司已经利用该方法鉴别出了一系列潜在的受体抑制剂,这些受体参与到了精神分裂症及中枢神经系统障碍的发病中。
当然X-Chem公司也开始看到了进行膜结合蛋白筛查的商机,Wagner表示,从历史观点上来讲,我们的程序主要还是利用可溶性的蛋白,但考虑到最近数据的转变我们已经开发出了相对困难的膜结合蛋白。
未来DNA编码文库的规模还会扩大,而且新型的筛选方法也会打开未知的生物空间,DNA编码文库也将会成为帮助制药公司探索发现新药的支柱之一。(生物谷Bioon.com)
我正在用clontech公司的SMART技术构建
CDNA
文库,我RNA提取用的TRIZOL,取的癌组织,标本离体后放冰盒,一小时后按比例加TRIZOL用剪刀剪碎,放-20过夜,其他步骤完全按说明进行.提的RNA跑胶还可以,ss-cDNA也还可以,可LD-PCR时就出不来.想请高手帮帮小弟.现附上电泳图.
mRNA模板经反转录酶催化体外反转录cDNA步骤应该与DNA复制程类似需要原料mRNA模板四脱氧核糖核苷酸逆转录酶能量注意:获DNA片段含非编码区序列专业答).构建cDNA文库:物细胞总mRNA模板用反转录酶合互补双链cDNA接载体转入宿主建立基文库cDNA文库1、mRNA提取及其完整性确定1)总RNA提取RNA提取:APGC或NP-40或应用试剂盒提取总RNA2)mRNA离高等真核物mRNA3'端均poly(A)尾总RNA通寡聚(DT)纤维柱离mRNA或利用磁珠制备纯mRNA某些情况裂解细胞用蔗糖梯度制备mRNA-核糖体复合物作提取mRNA替换途径3)mRNA纯化①按照总mRNA进行级主要用琼脂糖凝胶电泳蔗糖密度梯度离进行级;②聚核糖体免疫纯化利用抗体纯化合目肽4)mRNA完整性确定确定mRNA完整性三种:①直接检测mRNA;②测定mRNA转译能力;③检测总mRNA指导合cDNA第链能力2、cDNA合克隆1)cDNA第链合用亲层析mRNA根据mRNA3'端poly(A)尾结构原理用12~20核苷酸oligo(dT)与纯化mRNA混合oligo(dT)与poly(A)结合作反转录酶引物反转录反应产物条RNA-DNA杂交链oligo(dT)结合mRNA3'端合全cDNA需要反转录酶mRNA端移另端种全合难达尤其mRNA链建立种随机引物合cDNA随机引物种度6~10核苷酸由4种碱基随机组DNA片段与oligo(dT)仅与mRNA3'端结合同mRNA同位点结合随机引物合产物RNA-DNA杂交体cDNA克隆载体前必须种杂交体RNA转变DNA链即形双链DNA2).双链cDNA合合cDNA第二条链两种种利用cDNA第链3'末端现发夹环特征种发夹结构反转录酶第链末端返折并且进行复制第链结合cDNA第二链提供用引物用种合双链cDNA端发夹环用单链特异S1核酸酶切S1核酸酶处理修剪cDNA顺序使cDNA丢失mRNA5'端部顺序另种用肠杆菌RNaseH进行修饰RNaseH能识别RNA-DNA杂交并其RNA切割短片段些RNA短片段仍与cDNA第链结合新合DNA所取代新合DNA存切口用DNA连接酶些切口连接起形条完整DNA链RNaseH优于S1核酸酶能获包括mRNA5'端全部或绝部更顺序cDNA3)cDNA重组载体合cDNA与载体DNA进行连接般3种:①借助于末端转移酶3'-OH端合均聚物能力双链cDNA线性化载体DNA3'-OH端别加均聚核苷酸链;②双链cDNA线性化载体DNA别用Klenow片段进行末端补平用T4DNA连接酶进行齐连接形重组体;③通粘性末端连接4).转化重组载体DNA定条件转化入肠杆菌形携带质粒菌株同重组DNA含同cDNA基整转化含自mRNA群体各种cDNA基转化群体构该mRNA全部遗传信息cDNA基文库5).目cDNA克隆鉴定用于cDNA文库筛选鉴定目cDNA主要3种:①核酸杂交②免疫杂交检测③cDNA同胞选择
cDNA克隆mRNA原材料,经体外反转录合互补DNA(cDNA),再与载体DNA连接引入寄主细胞.每cDNA反映种mRNA结构,cDNA克隆布反映mRNA布.特点:
①些物,RNA病毒没DNA,能用cDNA克隆;
②cDNA克隆易筛选,cDNA库包含非结构基克隆,且每cDNA克隆含mRNA信息;
③cDNA能细菌表达.cDNA仅代表某发育阶段表达遗传信息,基文库才包含物完整遗传信息.
不知道大家做过人的retina的
CDNA
文库构建吗?
我从未做过,不知道以下四种:
StandardcDNALibraries
LargeinsertcDNALibraries
NormalizedcDNALibraries
SubtractedcDNALibraries
其中StandardcDNALibraries和NormalizedcDNALibraries,SubtractedcDNALibraries有啥区别阿?
我只是想构建文库,以后可以用来做southern的probe,或者以后可以拿来做做蛋白方面的等等。
还有两个问题:
1.大家cDNA文库构建的时候都是先直接提取mRNA的吧?大家推荐以下用什么kit?
2.
先提取总RNA然后再提取mRNA;直接从组织中提取mRNA.这两者有什么主要区别?不好意思,如果提的问题是有错误,多多包涵。。。
cDNA双链合成
1. Superscipt II—RT合成第一链:
1. 在一RNase-free的0.2ml PCR管中,加入
xul mRNA(大约500ng)
1ul Xho I Primer(1.4ug/ul)
(5’ GAGAGAGAGAGAGAGAGAGAACTAGTCTCGAGTTTTTTTTTTTTTTTTTT…3’)
11-x ul RNase-free water
(大于500ng mRNA 分n管(500ng/tube)合成第一链, 第一链合成完毕后将n管合成一管进行第二链合成.)
2. 混匀后,70℃反应10分钟;
3. 反应完成后,立刻将反应体系置于冰上5min;
4. 稍微离心一下,顺序加入以下试剂:
4ul 5×first strand buffer
2ul 0.1M DTT
1ul 10mM dNTP(自己配制)
5. 混匀,稍微离心反应物之后,42℃放置2分钟;
6. 反应完成,趁热加入1 ul Superscipt II—RT,混匀;
7. 42℃反应50分钟,然后70℃,15分钟灭活反转录酶.
2. cDNA第二链的合成
1. 第一链反应完成后,取2ul一链产物-20℃冰箱中保存,待电泳检测。其余的产物合并,混匀,然后顺序加入下列试剂(promega):
20ul 10×DNA Polymerase I buffer
6ul 10mM dNTP(自己配制)
xul dd H2O
1ul RNase H(2U/ul)
10ul DNA Polymerase I(10U/ul)
总体系为200ul;
2. 混匀后,16℃反应2.5小时;
3. 70℃灭活10分钟;
4. 反应完成后,得到200ul cDNA第二链反应体系,将此体系置于冰上;
5.取2ul二链产物,同保存的一链产物一起电泳鉴定。同时上1kb ladder,确定双链的大小范围。
注:一链,二链的电泳图是smear,且二链稍比一链大一些。
3. 双链cDNA末端补平
1. 在第二链反应体系中,顺序加入下列试剂(promega):
6ul 10mM dNTP
2ul T4 DNA Polymerase(8.7U/ul)
2ul BSA(10mg/ml)
2. 稍微离心混匀反应物, 37℃反应至少30分钟,然后75℃灭活10分钟;
3. 加入等体积酚/氯仿/异戊醇,剧烈振荡后,常温下13000g离心5分钟;
4. 离心后,吸取上清于另一1.5ml eppendof管中,加入等体积氯仿,上下颠倒几次混匀后,常温下13000g离心5分钟;
5. 吸取上清至另一eppendof管,加入1/10V3M NaAc(PH5.2)和2.5V预冷的无水乙醇,混匀,-20℃放置过夜以沉淀双链cDNA;
6. 第二日,将昨日沉淀物在4℃,13000g离心60分钟以充分沉淀双链cDNA;
7.离心完毕,弃上清,加入1ml 70%乙醇洗涤沉淀,常温下13000g离心5分钟;
8.离心完毕,弃上清,干燥沉淀至无乙醇气味.
注:第3,第4步可以用PCR 纯化试剂盒代替。
PCR纯化试剂盒操作流程:
1.溶液PE使用前应加入适量体积95%-100%的乙醇,混匀。
2.向200ul二链补平产物中加入5倍体积的buffer PB,混匀。
3.加入spin column中,13000rpm离心1min。
4.加入0.75ml buffer PE,13000rpm离心1min。
5.13000rpm,再离心1min。
6.将spin column放入一新的离心管中,加入50ul buffer EB,静置10min。
7.13000rpm离心2min。
8.加入30ul buffer EB,静置10min。
9.13000rpm离心2min。
10.加入1/10体积3M的NaAc,2.5倍体积无水乙醇,混匀,-20℃沉淀过夜。
4 EcoR I adaptor 加接
1. 往双链cDNA沉淀中加入9ul EcoR I adaptor(400ng/ul),4℃至少放置30分钟以充分溶解cDNA沉淀;
2. 溶解完成后,顺序加入下列试剂:
1.2ul 10×Ligase Buffer
1ul 10mM rATP
1 ul T4 DNA Ligase(4U/ul)
3. 混匀后,4℃连接3days,或者8℃过夜连接;
5 双链cDNA末端的磷酸化及Xho I酶切
1. 连接反应完成后,将反应体系70℃放置15分钟灭活T4 DNA Ligase;
2. 稍微离心使反应物集中至管底,室温下放置5分钟,然后加入下列试剂:
1ul 10×Ligase Buffer
1ul 10mM rATP
6ul dd H2O
1ul T4 PNK(10U/ul)
3. 37℃反应30分钟,然后70℃灭活15分钟;
4. 稍微离心使反应物集中至管底;
5. 室温放置5分钟;然后加入下列试剂:
4ul Xho 10×Buffer
2ul BSA
5ul ddH2O
8ul Xho I (10U/ul)
6. 37℃反应1.5小时,然后65℃灭活酶10分钟;
7. 反应完成,双链cDNA合成完毕。置于4℃准备回收。
6.胶回收cDNA
1.配制小胶数板(每个样品一板):1%琼脂糖凝胶,2ul EB/300ml 胶
2.取4℃保存样品上样,40ul/孔。
3.电泳50V;1hr
4.紫外灯下分别切下500~1kb、1.0-2.0kb及2.0-4.0kb cDNA 片段.,分别放入已做标记的1.5ml离心管中。
5.称取胶重,加入三倍体积buffer QXI(例如,100mg胶中加入300ul buffer QXI)
6.50℃ 水浴数分钟,至胶完全融化。用手指弹 QIAEX II 使重悬,每管中加入5ul QIAEXII
7.50℃ 水浴10min,每隔2min 取出颠倒混匀数次,使QIAEX II 保持悬浮
8.4℃,13000rpm,30sec。(弃上清,离心机中甩一下,吸取上清)
9.加入500ul buffer QXI,轻弹管底使QIAEX II 重悬
10. 离心并去上清(同操作8)
11. 加入500ul buffer PE,重悬QIAEX II,离心30sec,去上清
12. 再加入500ul buffer PE,重悬QIAEX II,离心30sec,弃上清,离心机中甩一下,吸去上清
13. 超净台上吹干(至无乙醇味),加入10ul elution buffer,重悬QIAEX II,静置5min,13000rpm,30sec。吸上清,冰上放置。
14. 取1ul上清上样电泳,同时做分子量标准(1kb ladder)及DNA含量标准(10ng,20ng)作对照。
15. 将收回的cDNA置于-20℃内保存,据电泳结果,取适量DNA进行连接。
注意事项:
1.胶回收前电泳槽,电泳板,梳子等都要用1%的HCl浸泡过夜。
2.胶回收时电压要稳定。 第一链的合成
oligo(dT)引导的DNA合成法:
利用真核mRNA分子所具有的poly(A)尾巴的特性,加入12-20个脱氧胸腺嘧啶核苷组成的oligo(dT)短片段,由反转录酶合成cDNA的第一链.
缺 陷:
因为逆转录酶无法到达mRNA分子的5'-末端,必须从3'-末端开始合成cDNA.对于大分子量的较长的mRNA分子而言,特别麻烦.
随机引物引导的cDNA合成法 (randomly primed cDNA synthesis) :
根据许多可能的序列,合成出6-10个核苷酸长的寡核苷酸短片段(混合物),作为合成第一链cDNA的引物.在应用这种混合引物的情况下,cDNA的合成可以从mRNA模板的许多位点同时发生,而不仅仅从3'-末端的oligo(dT)引物一处开始. 第二链的合成
第一链的合成反应完成后,得到DNA/RNA杂交分子,在DNA聚合酶的作用下,以第一链为模版,合成cDNA的第二链。 变性降解除去杂交分子中的RNA,单链cDNA的3'端能够形成发夹状的结构作为引物,在大肠杆菌聚合酶I Klenow或反转录酶的作用下,合成cDNA的第二链.
缺 点:
在以S1核酸酶切割cDNA的发夹状结构时,会导致对应于mRNA 5'端的地方的序列出现缺失和重排. S1核酸酶的纯度不够时,会偶尔破坏合成的双链cDNA分子.
自身引导法合成双链cDNA 原 理:
以第一链合成产物cDNA:mRNA杂交体作为切口平移的模板,RNA酶H在杂交体的mRNA链上造成切口和缺口,产生一系列RNA引物,在大肠杆菌DNA聚合酶I的作用下合成cDNA的第二链.
优点:a)合成cDNA的效率高
b)直接利用第一链的反应产物,不需纯化
c)避免使用S1核酸酶来切割双链cDNA
3,引物-衔接头法
要工作了,接着一个老师用smart方法构建的
CDNA
文库做,单位的要求是一年之内发一篇SCI,不知cDNA文库都可以继续哪些工作,有哪些应用?
我大概了解的一下,cDNA文库可以用来做酵母双杂交,也可以做基因功能研究,有没有具体的课件或者文章可以了解呢?
酵母单杂交pabai可以不用线性化载体
酵母单杂交技术最早是1993年由Li等从酵母双杂交技术发展而来,通过对报告基因的表型检测,分析DNA与蛋白之间的相互作用,以研究真核细胞内的基因表达调控。由于酵母单杂交方法检测特定转录因子与顺式作用元件专一性相互作用的敏感性和可靠性,现已被广泛用于克隆细胞中含量微弱的、用生化手段难以纯化的特定转录因子。
酵母单杂交(Yeast one-hybrid)是根据DNA结合蛋白(即转录因子)与DNA顺式作用元件结合调控报道基因表达的原理,克隆与靶元件特异结合的转录因子基因(cDNA)的有效方法。其理论基础是:许多真核生物的转录激活子由物理和功能上独立的DNA结合区(DNA-binding domain BD)和转录激活区(Activation domain AD)组成,因此可构建各种基因与AD的融合表达载体,在酵母中表达为融合蛋白时,根据报道基因的表达情况,便能筛选出与靶元件有特异结合区域的蛋白。理论上,在单杂交检测中,任何靶元件都可被用于筛选一种与之有特异结合区域的蛋白。
基因组酶切后,切胶回收浓度大概为多少才可以进行下一步实验?为什么二十几的浓度和载体连不上呢?载体也明明去磷酸化了,单连载体的时候也不会自连。那为什么把载体和酶切后的基因组连起来转化后挑菌做PCR验证却有很多空载呢?我的基因组酶切大小为2kb~4kb。上面那排7kb~10kb的带是什么东西呢?
最近用Clontech的Smart技术,构建了肾组织的
CDNA
文库,库容量还行,3*106cfu,随机挑选了74个克隆进行测序,结果发现,其中有28个mtDNA转录产物,咨询了公司后,也不知道什么原因,理论上存在mtRNA也是可以理解的,但是为什么会有如此高的比例,真是百思不得其解,公司让在cDNA
合成前,去掉mtRNA,怎么去得了啊,这到底怎么造成了?
Small interfering RNA (siRNA):是一种小RNA分子(~21-25核苷酸),由Dicer(RNAase Ⅲ家族中对双链RNA具有特异性的酶)加工而成.SiRNA是siRISC的主要成员,激发与之互补的目标mRNA的沉默.
RNA干涉(RNAinterference,RNAi)是指内源性或外源性双链RNA(dsRNA)介导的细胞内mRNA发生特异性降解,从而导致靶基因的表达沉默,产生相应的功能表型缺失的现象.
RNA干涉(RNAi)在实验室中是一种强大的实验工具,利用具有同源性的双链RNA(dsRNA)诱导序列特异的目标基因的沉寂,迅速阻断基因活性.siRNA在RNA沉默通路中起中心作用,是对特定信使RNA(mRNA)进行降解的指导要素.siRNA是RNAi途径中的中间产物,是RNAi发挥效应所必需的因子.siRNA的形成主要由Dicer和Rde-1调控完成.由于RNA 病毒入侵、转座子转录、基因组中反向重复序列转录等原因,细胞中出现了dsRNA,Rde-1(RNAi缺陷基因-1)编码的蛋白质识别外源dsRNA,当dsRNA达到一定量的时候,Rde-1引导dsRNA与Rde-1编码的Dicer(Dicer是一种RNaseIII 活性核酸内切酶,具有四个结构域:Argonaute家族的PAZ结构域,III型RNA酶活性区域,dsRNA结合区域以及DEAH/DEXHRNA解旋酶活性区)结合,形成酶-dsRNA复合体.Dicer 切割后形成siRNA,然后,在ATP的参与下,细胞中存在的一种RNA诱导的沉默复合体RNA-induced silencing complex RNAi干涉的关键步骤是组装RISC和合成介导特异性反应的siRNA蛋白.siRNA并入RISC中,然后与靶标基因编码区或UTR区完全配对,降解靶标基因,因此说siRNA只降解与其序列互补配对的mRNA.其调控的机制是通过互补配对而沉默相应靶位基因的表达,所以是一种典型的负调控机制.siRNA识别靶序列是有高度特异性的,因为降解首先在相对于siRNA来说的中央位置发生,所以这些中央的碱基位点就显得极为重要,一旦发生错配就会严重抑制RNAi的效应.
RNAi在基因沉默(silent gene)方面具有高效性和简单性,所以是基因功能研究的重要工具.
大多数药物属于标靶基因(或疾病基因)的抑制剂,因此RNAi 模拟了药物的作用,这功能丢失(LOF)的研究方法比传统的功能获得(GOF)方法更具优势.因此, RNAi 在今天的制药产业中是药物靶标确认的一个重要工具.同时,那些在靶标实验中证明有效的siRNA/shRNA本身还可以被进一步开发成为RNAi药物.
在药物标靶发现和确认方面,RNAi技术已获得了广泛的应用.生物技术公司或制药公司通常利用建立好的RNAi文库来引入细胞,然后通过观察细胞的表型变化来发现具有功能的基因.如可通过RNAi文库介导的肿瘤细胞生长来发现能抑制肿瘤的基因.一旦所发现的基因属于可用药的靶标(如表达的蛋白在细胞膜上或被分泌出细胞外),就可以针对此靶标进行大规模的药物筛选.此外,被发现的靶标还可用RNAi技术在细胞水平或动物体内进一步确认.
在疾病治疗方面,双链小分子RNA或siRNA已被用于临床测试用于几种疾病治疗,如老年视黄斑退化、肌肉萎缩性侧索硬化症、类风湿性关节炎、肥胖症等.在抗病毒治疗方面,帕金森病等神经系统疾病已经开始初步采用RNA干扰疗法.肿瘤治疗方面也已经取得了一些成果.
一、 DNA文库和cDNA文库的概念
将某种生物的基因组DNA切割成一定大小的片段,并与合适的载体重组后导入宿主细胞进行克隆。这些存在于所有重组体内的基因组DNA片段的集合,即基因组文库,它包含了该生物的所有基因。
以mRNA为模板,经反转录酶催化,在体外反转录成cDNA,与适当的载体(常用噬菌体或质粒载体)连接后转化受体菌,则每个细菌含有一段cDNA,并能繁殖扩增,这样包含着细胞全部mRNA信息的cDNA克隆集合称为该组织细胞的cDNA文库。
二、 DNA文库和cDNA文库的构建原理
DNA文库:用限制性内切酶切割细胞的整个基因组DNA,可以得到大量的基因组DNA片段,然后将这些DNA片段与载体连接,再转化到细菌中去,让宿主菌长成克隆。这样,一个克隆内的每个细胞的载体上都包含有特定的基因组DNA片段,整个克隆群体就包含基因组的全部基因片段总和称为基因组文库。
cDNA文库:以mRNA为模板,经反转录酶催化,在体外反转录成cDNA,与适当的载体常用噬菌体或质粒载体连接后转化受体菌,则每个细菌含有一段cDNA,并能繁殖扩增,这样包含着细胞全部mRNA信息的cDNA克隆集合称为该组织细胞的cDNA文库。
三、DNA文库和cDNA文库的用途
基因组含有的基因在特定的组织细胞中只有一部分表达,而且处在不同环境条件、不同分化时期的细胞其基因表达的种类和强度也不尽相同,所以cDNA文库具有组织细胞特异性。cDNA文库显然比基因组DNA文库小得多,能够比较容易从中筛选克隆得到细胞特异表达的基因。但对真核细胞来说,从基因组DNA文库获得的基因与从cDNA文库获得的不同。DNA文库所含的是带有内含子和外显子的基因组基因,而从cDNA文库中获得的是已经过剪接、去除了内含子的cDNA展开