siRNA(小干扰RNA)、shRNA(短发夹RNA)和RNAi(RNA干扰)是密切相关的概念,指的是细胞利用RNA分子调节基因表达的一种机制。
RNAi是发生在细胞中调节基因表达的一个自然生物过程。
它涉及使用小RNA分子,如siRNAs或microRNAs (miRNAs),有选择地瞄准并降解携带制造蛋白质指令的特定信使RNA (mRNA)分子。这一过程有效地沉默或减少了目标基因的表达。
siRNA是一种可以在实验室中合成的RNA分子,用于诱导细胞中的RNAi。
它通常是一种双链RNA分子,被设计为与特定mRNA分子互补。一旦siRNA被引入细胞,它就会被细胞机制处理成更小的RNA分子,称为小干扰RNA(siRNA),然后与目标mRNA结合并触发其降解,从而减少目标基因的表达。
shRNA是一个单一的RNA分子,它自身折叠形成一个发夹结构。
像siRNA一样,它可以被设计成与特定的mRNA分子互补。一旦shRNA被引入细胞,它就会被细胞机制处理成类似siRNA的分子,可以与目标mRNA结合并触发其降解,导致目标基因的表达减少
siRNA和shRNA的主要区别在于其结构和传递方式
siRNA通常从细胞外传递到细胞,shRNA则通常从DNA模板在细胞内表达,该模板通过转染或病毒转导被引入细胞。shRNA被细胞机器转录成发夹状的RNA分子,其中包含目标mRNA的有义和反义链。然后,发夹结构被细胞机器加工成类似siRNA的分子,能与目标mRNA结合并降解。
siRNA通常在短时间内有效,而shRNA可以稳定地整合到细胞的基因组中,允许长期基因敲除。
虽然siRNA是RNAi研究中常用的工具,但还有其他类型的RNA分子也能诱导RNAi,如微RNA(miRNA)和短发夹RNA(shRNAs)。这些分子与siRNA相似,可用于靶向特定mRNA分子并诱导其降解,但它们的结构和作用机制不同。
如何选择:siRNA还是shRNA?
siRNA通常用于短期基因敲除实验,因为它可以直接传递到细胞或组织中,并在相对较短的时间内有效。当目标是同时敲除多个基因时,它也很有用,因为可以设计不同的siRNA来针对不同的基因。
shRNA对长期基因敲除实验很有用,因为它可以稳定地整合到细胞的基因组中,并在较长的时间内表达。当目标是创造稳定的细胞系,减少特定基因的表达,或研究体内基因敲除的效果时,它也很有用。
在传递方面,siRNA可以通过各种方法传递到细胞,包括转染、电穿孔或病毒转导。ShRNA通常通过病毒转导传递,因为这样可以稳定地整合到基因组中。
其他基因调控模式
microRNA (miRNA)
一种小的非编码 RNA 分子,也可以与特定的 mRNA 分子结合并阻止它们翻译成蛋白质。与 siRNA 一样,miRNA 参与 RNA 干扰 (RNAi),可用于研究基因功能或作为潜在的治疗剂。
CRISPR-Cas9
一种基因组编辑工具,可用于通过诱导 DNA 断裂和促进基因破坏来靶向和沉默特定基因。近年来,CRISPR-Cas9 已成为基因编辑和基因治疗的有力工具。