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RNAi引起的基因沉默是由双链RNA(double stranded RNA,dsRNA)诱导的多步骤、多因素参与的过程,长度为21-23bp的siRNA(small interfering RNA)和miRNA(microRNA)两种类型的小片段RNA介导靶mRNA降解,调节和关闭基因的表达,进而调控细胞的各种高级生命活动。目前的研究表明,体内的小片段RNA--miRNAs是生长、增殖、代谢过程重要的调控子,它同时也是癌细胞恶化程度的分子标签。本研究论文主要是围绕RNAi技术展开的。首先,从RNAi的作用机制角度研究了几组化学合成的高C/G含量的siRNAs的序列以及靶的基因结构对沉默效率的影响;其次,应用RNAi技术调节人类乳腺癌细胞c-erbB2含量从而探索在HRGβ诱导的通过SOC通道的Ca2-移动和c-erbB2含量的关系;另外,应用完全旋转的FoF1-ATPase技术建立了检测细胞microRNAs的新方法。
1,以c-erbB2基因为基础,设计了三组siRNAs靶向其不同位置。每组除了一个双链与靶序列完全匹配以外,还在正义链或反义链的末端设计突变。其中第一组,相对于c-erbB2的正义链同时也可以作为靶向calpain和otoferlin的反义链。结果表明,siRNAs作用于calpain,otoferlin和c-erbB2 mRNAs的沉默效率迥然不同,不同位点突变的siRNAs对于同一基因的沉默效率也相差很大。此外,还设计了一条siRNA靶向eefld的3UTR和cdc6的5UTR。实验结果表明,靶向不同位置可以提供完全不同的剪切信号,即转录水平上的还是翻译水平上的沉默。实验结果表明,siRNAs进入靶mRNA的能力,siRNAs本身的序列,siRNAs形态以及siRNAs作用的靶点位置都是影响siRNAs沉默的重要因素。
2,选取以上工作中效率较高的siRNAs作用于c-erbB2蛋白含量较高的人类乳腺癌SK-BR-3细胞,将c-erbB2表达量下调到和低表达c-erbB2蛋白的人类乳腺癌MCF-7细胞相似。比较c-erbB2蛋白改变前后,生长因子HRGβ诱导细胞产生的Ca2-移动(包括内钙释放和外钙内流)情况。研究发现,在过量表达c-erbB2蛋白的SK-BR-3细胞中即使HRGβ不刺激也存在通过SOC通道的Ca2+内流,但这种现象在c-erbB2含量较低的MCF-7和c-erbB2-siRNA处理的SK-BR-3细胞中就没有出现。我们推断c-erbB2含量较高的细胞中的该受体更容易结合c-erbB3从而形成异二聚体,这可能是不同c-erbB2含量细胞中的钙信号对HRGβ反应不同的原因。通过研究发现,在人类乳腺癌细胞中,HRGβ诱导的通过SOC通道的Ca2+移动和细胞中c-erbB2蛋白含量密切相关。
3,利用δ-free FoF1-ATPase构成的pH值敏感的生物传感器检测细胞内源的microRNAs(miRNAs)。F1的β亚基连接β亚基抗体-生物素-链亲和素-生物素-探针系统(biotin-streptavidin-biotin)可用来作为反应捕获识别体。由于不同的负载,δ-freeFoF1-ATPase由光驱动的旋转速度发生变化,由此导致chromatophores膜外pH值的不同变化。标记到chromatophores的膜外表面pH值敏感的量了点被用来表征pH值变化并由BPCL系统对其进行记录。我们的方法具有灵敏度高,特异性好的优点,它与同类方法相比可以缩短实验时间。δ-free FoF1-ATPase旋转导致的液体流动性增加,提高了靶miRNAs接近探针的速度,大幅度减少了杂交所需的孵育时间。正因为杂交加速,探针系统在启动旋转的同时可以高效的与靶miRNAs进行杂交,因此,检测过程记录的是杂交的动态过程。此外,该方法在杂交前不需要扩增、反转录等步骤。综上所述,该方法灵敏、特异,而且操作方便,节省时间。