【摘要】 基因沉默gene silencing)是指生物体中特定基因由于种种原因不表达或者表达减少的现象。基因沉默发生在
两种水平上，一种是由于dna 甲基化、异染色质化以及位置效应等引起的转录水平上的基因沉默；另一种是转录后基因沉
默。rna干扰(rnai)是一种新发现的通过dsrna介导的特异同源靶基因途径，rnai的应用有望成为一种防治疾病的新
方法。
【关键词】 基因沉默；转录水平基因沉默；转录后基因沉默；rna干扰
【中图分类号】q78
【文献标识码】a
【文章编号】1007—9297(2005)03—0227—04
current progress of gene silencing． chen xue-mei,du xian-gang,guan peng．school of basic medicine and forensic
medicine，sichuan university,ch engdu 610041，china
【abstract】gene silencing refers to the phenomena of specific gene un-expressing，there are two kinds of gene silencing
including tran ional gene silencing and post-tran ional gene silencing．rna interference(rnai)is the process of post—
tran ional gene silencing by which double-stranded rna (dsrna) directs sequence—specific degradation of homologous
mrna． scientists have carried out researches on the therapy for diferent diseases by rnai technology and it will be a novel
therapy for cancer and viral diseases．
【key word】gene silencing；tran ional gene silencing；post-tran ional gene silencing；rna interference；
基因沉默(gene silencing)是指生物体中特定基
因由于种种原因不表达或者是表达减少的现象。基因
沉默现象首先在转基因植物中发现，接着在线虫、真
菌、水螅、果蝇以及哺乳动物中陆续发现。[]-3 3基因沉
默主要发生在两种情况，一种是转录水平上的基因沉
默(tran ional gene silencing，tgs)，另一种是转录
后基因沉默(post—tran ional gene silencing,ptgs)
。rna干扰(rna interference，rnai)是近几年发
展起来的转录后基因阻断技术．rnai在2002年被
science评为全球十大科技突破之一．作为一种在细胞
水平的基因敲除工具，rnai正在功能基因组学领域
掀起一场革命。
一
、基因沉默的分类及其机制
(一)转录水平基因沉默
转录水平基因沉默是指对基因专一的细胞核
rna合成的失活．它的发生主要是由于基因无法被顺
利转录成相应的rna而导致基因沉默。转录水平基
因沉默可以通过有性世代传递，表现为减数分裂的可
遗传性。引起转录水平基因沉默的机制主要有以下几
种：
1．基因及其启动子甲基化
甲基化是活体细胞中最常见的一种dna共价修
[作者简介]陈雪梅(1979一)，女，汉族，四川省峨嵋山市人，现在四川大学华西医科大就读硕士。研究方向：闭合性颅脑损伤中脑红蛋
白的表达。e—mail：ameychenx@163．corn
【通讯作者]官鹏，男，四川大学基础医学与法医学院副教授，e—mail：guanpengcn@hotmail．corn
|i本课题受国家自然科学基金资助(基金编号30470660)及四川大学科技创新基金资助(基金编号2004cf08)
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饰形式，通常发生在dna的cg序列的碱基上，该区
碱基甲基化往往导致转录受抑制。该区甲基化的频率
在人类及高等植物中分别可达4％和36％。[42近来的
研究表明。发生在转基因启动子5’端的甲基化是造成
转录水平基因沉默的主要原因。虽然转基因的甲基化
可延伸至转基因的3’端。但甲基化过程均是从启动子
区域开始的。从所报道的转基因沉默例子来看，几乎
所有的转基因沉默现象与转基因及其启动子的甲基
化有关。
2．同源基因间的反式失活
反式失活主要是由于拥有同源序列的沉默位点
和其他位点的dna的相互作用而引起的基因沉默。
通过顺式作用而甲基化并失活的基因能作为一种“沉
默子”，对其他与之分离的具有同源性的靶基因施加
一种反式作用。使具有同源序列的靶基因发生甲基化
并导致失活。反式失活的靶基因既可以与沉默基因是
等位基因，也可以是非等位基因。
3．后成修饰作用导致的基因沉默
后成修饰作用(epigenetic effect)是指转基因的
序列和碱基组成不发生改变，但是其功能却在个体发
育的某一阶段受到细胞内因子的修饰作用后而关闭。
这种修饰作用所造成的转基因沉默是可以随着修饰
作用的解除而被消除。后成修饰作用导致的转基因沉
默与受体植物的核型构成有关。
4．重复序列
外源基因如果以多拷贝形式整合到同一位点上．
形成首尾相连的正向重复或头对头、尾对尾的反向重
复，则不能表达，而且拷贝数越多，基因沉默现象越严
重。这种重复序列诱导的基因沉默与在真菌中发现的
重复序列诱导的点突变相类似，均可能是重复序列间
自发配对，甲基化酶特异性识别这种配对结构而使其
甲基化。从而抑制其表达。
5．位置效应
位置效应是指基因在基因组中的位置对其表达
的影响。当外源基因整合到高度甲基化、转录活性低
的异染色质区域时。外源基因一般表现沉默，这说明
毗邻dna的甲基化和异染色质化对插入的外源基因
影响很大，可能导致外源基因在转录水平上失活。如
果转基因插入转录不活跃区域或异染色质区域．转基
因通常会融人该区域的染色质结构，使转基因进行很
低水平的转录，或使转基因发生异染色质化而导致转
基因沉默。
(二)转录后水平基因沉默
转录后水平基因沉默是指基因在细胞核内能稳
法律与医学杂志2005年第l2卷(第3期)
定转录，但在细胞质里却无相应稳定态mrna存在的
现象。与转录水平基因沉默不同，转录后水平基因沉
默具有逆转性，即受抑制基因通过减数分裂可以恢复
表达活性。表现为减数分裂不可遗传性。目前发现主
要有以下几种转录后水平基因沉默现象。
1．共抑制
共抑制是最常见的转录后水平基因沉默。这一现
象首先由napoliul在转chs基因的矮牵牛花中发现。
共抑制现象普遍存在于转基因植物中。共抑制的发生
是由于外源基因编码区与受体细胞基因间存在同源
性而导致外源基因与内源基因的表达同时受到抑制。
具有同源性的外基因和内源基因在细胞核内的转录
速率很高，但在细胞质内无mrna积累。是典型的转
录后水平基因沉默。若导入的外源基因与内源基因无
序列同源性，外源基因自身也常常会发生转录后水平
基因沉默。有关研究发现。共抑制的产生不仅同内、外
源基因间编码区的同源性有关。还与控制外源基因的
启动子的强度等因素有关。
2．基因压制
cogoni等 在粗糙脉抱霉的转化实验中发现。外
源基因可以抑制自身和相应内源基因的表达。他们把
这一现象定为基因压制。cogoni等是以类胡萝卜素生
物合成基因albino—l作为视觉报道基因来研究基因
压制的。他们发现，基因压制是可逆的，而且这种逆转
会伴随有外源拷贝的丢失。基因压制发生在转录后水
平，导致已复制的稳定态mrna大量减少。
3．rna干扰
rna干扰是1998年fire首次在秀丽线虫中发现
并证明属于转录后水平的基因沉默。[6]利用小片段双
链rna可以特异性地降解相应序列的mrna。从而
特异性地阻断相应基因的表达。rna干扰广泛存在于
从真菌到植物、从无脊椎动物到哺乳动物的各种生物
中。rnai的作用机制目前尚不完全清楚，学者们在线
虫、果蝇、植物和动物卵细胞的rnai实验中，最近相
继发现了一些与rnai作用相关的酶和蛋白，如dsr—
na 特异性核酸内切酶(dsrna specific endonuclease，
dicer)、rna 依赖性rna 聚合酶(rna dependent
rna polymerase，rdrp)、argonaute蛋白等。现已初步
阐明rnai的作用机制如下：各种dsrna通过各种转
染技术转入细胞内，较长dsrna被dicer的r