試題：近幾年來RNA幹擾（簡稱RNAi）研究取得了突破性進展。RNA幹擾的機制是：雙鏈RNA進入細胞內被一個稱為Dicer的特定的酶切割成21～23個核苷酸長的小分子RNA的片段（簡稱SiRNA）。Dicer能特異性識別雙鏈RNA，切割產生的SiRNA片斷解開變成單鏈，和某些蛋白質形成複合物（簡稱RISC）。RISC能結合到細胞內與SiRNA互補的mRNA上，並切割該mRNA，使其被降解，造成蛋白質無法合成，產生基因「沉默」現象（如下圖所示）。請分析回答：
（1）RNAi引起相關基因「沉默」的現象，實質上是遺傳信息傳遞中的 過程受阻，該過程發生在細胞的 中。
（2）RISC使基因「沉默」的條件是SiRNA上有 的鹼基序列。
（3）某科學家將能引起RNA幹擾的雙鏈RNA的兩條單鏈分別注入細胞內，結果卻沒有引起RNA幹擾現象，最可能的原因是 。
（4）研究發現，Dicer受DNA上某基因控制，如該基因上某鹼基發生了改變，是否RNA幹擾現象就消除了？你的結論依據是什麼？
（5）請舉一例說明RNA幹擾在實際中的運用或意義。
（3）Dicer酶只能識別（切割）雙鏈RNA，不能識別（切割）單鏈RNA （4）不一定 因為突變可能是隱性的，或同義突變（指令的胺基酸不變），或突變不是發生在外顯子部位 （5）可以使致癌基因表達的mRNA被破壞，達到治療腫瘤的目的解析：根據題圖，圖示表示RNA幹擾現象示意圖，Dicer酶能特異識別雙鏈RNA，切割產生的幹涉RNA與一系列酶結合組成誘導沉默複合體（RISC）；RlSC通過鹼基配對結合到與幹涉RNA同源的mRNA上，並切割該mRNA，造成蛋白質無法合成。（1）RlSC通過鹼基配對結合到與幹涉RNA同源的mRNA上，並切割該mRNA，而mRNA是翻譯的模板，因此RNA幹擾的實質是使遺傳信息傳遞中的翻譯過程受阻。（2）只有複合體（RISC）上的RNA有與同源的mRNA互補配對的鹼基序列時，其才能和同源的mRNA結合。（3）由於Dicer酶只能識別雙鏈RNA，不能識別單鏈RNA，因此將能引起RNA幹擾的雙鏈RNA的兩條單鏈分別注入細胞，不會出現RNA幹擾現象。（4）基因中鹼基對的缺失、增添或替換叫做基因突變，基因突變不一定會引起生物性狀的改變，原因有：①體細胞中某基因發生改變，生殖細胞中不一定出現該基因；②DNA上某個鹼基對發生改變，它不一定位於基因的外顯子部位（此內容教學不作要求）；③若為父方細胞質內的DNA上某個鹼基對發生改變，則受精後一般不會傳給子代；④若該親代DNA上某個鹼基對發生改變產生的是一個隱性基因，並將該隱性基因傳給子代，而子代為雜合子，則隱性性狀不會表現出來；⑤根據密碼子的簡併性（一種胺基酸可以有多種密碼子），有可能翻譯出相同的胺基酸；⑥性狀表現是遺傳基因和環境因素共同作用的結果，在某些環境條件下，改變了的基因可能並不會在性狀上表現出來。（5）RNA幹擾可以使致癌基因表達的mRNA被破壞，達到治療腫瘤的目的（本題屬於開放題，只要答案合理即可）。
RNA幹擾是指小分子雙鏈RNA可以特異性地降解或抑制同源mRNA表達，從而抑制或關閉特定基因表達的現象（如圖）。
機理示意圖
人們只要知道了某種疾病的致病基因，就可以設計出針對該基因mRNA的小分子幹擾RNA（siRNA），抑制或封閉該致病基因的表達，從而達到治療疾病的目的。顯然，在理論上，通過siRNA幾乎可以治療所有的疾病，包括腫瘤、傳染病、遺傳性疾病等等，因而RNAi受到學術界普遍的關注，是目前最為熱門的生命科學研究領域，也是未來最有發展前途的新藥開發領域。一般地，科學家從成果發表到獲得諾貝爾醫學獎需要等待20多年以上的時間，但安德魯•法厄從發現RNA幹擾現象到獲得諾貝爾醫學獎只用了8年的時間，2006年獲得諾貝爾獎，是迄今為止獲得諾貝爾醫學獎最快的科學家，這充分證明了國際科學界對RNA幹擾成果的認可。由於RNAi具有很好的特異性和有效的幹擾活力，可以使特定基因沉默，使其功能喪失或降低表達，因此可以作為功能基因組學的一種強有力的研究工具。已有研究表明siRNA能夠在哺乳動物中抑制特定基因的表達，而且抑制基因表達的時間可以控制在發育的任何階段，產生類似的基因敲除的效應。與傳統的基因敲除技術相比，這一技術具有投入少，周期短，操作簡單等優勢。因而，近年來，越來越多的實驗室開始使用siRNA研究基因的功能。研究表明，人們通過合成一段針對特定病毒基因的siRNA，並將之導入該病毒感染的細胞，能夠有效地抑制該病毒的複製，阻斷病毒對細胞的感染。並且，可貴的是，siRNA在病毒感染的早期就能發揮抑制作用。因而，siRNA可用來治療病毒性疾病。如前所述，siRNA可以特異性地抑制某個基因的表達，因而是治療缺陷表達或過量表達性遺傳病的最好手段。腫瘤是多個基因相互作用的基因網絡調控的結果，傳統技術誘發的單一癌基因的阻斷不可能完全抑制或逆轉腫瘤的生長，而RNAi可以利用同一基因家族的多個基因具有一段同源性很高的保守序列這一特性，設計針對這一區段序列的siRNA分子，只注射一種siRNA即可產生多個基因同時剔除的效果，也可以同時注射多種siRNA而將多個序列不相關的基因同時剔除。顯然，與傳統的基因治療方法相比，siRNA是更為理想和有效的治療手段。siRNA還可用於整形，如瘢痕疙瘩是一種較為難治的疾病，目前尚無有確切有效的治療方法。使用特異性siRNA可以有效抑制瘢痕疙瘩的形成。另外，使用特異的siRNA還可以抑制黑色素的分泌，達到皮膚美白的效果。
2006年10月2日，瑞典卡羅林斯卡醫學院諾貝爾獎評審委員會宣布，2006年度諾貝爾生理學或醫學獎共同授予安德魯·菲爾和克雷格·梅洛，以表彰他們發現了「RNA幹擾機制—雙鏈RNA沉默基因」。科學家們最早在植物和脈抱菌中發現了雙鏈RNA （dsRNA）誘導的RNA沉默現象（如圖）。
機理示意圖
1995年，在線蟲中進行反義RNA阻斷par-1基因（蛋白酶激活受體基因基因）表達實驗時，還用正義RNA做了一個對照試驗，結果卻觀察到反義和正義RNA都阻斷了該基因的表達，都具有很高的基因沉默活性。1998年，安德魯·法爾和克雷格·梅洛通過實驗闡明了這一反常現象：將反義RNA和正義RNA同時注射到秀麗隱杆線蟲比單獨注射反義RNA誘導基因沉默的效率高10倍。由此推斷，dsRNA觸發了高效的基因沉默機制並極大降低了靶mRNA水平，這一現象就是RNAi。隨後，RNAi現象被廣泛地發現於真菌、擬南芥、水媳、渦蟲、錐蟲、斑馬魚等大多數真核生物中。這種存在揭示了RNAi很可能是出現於生命進化的早期階段。隨著研究的不斷深入，RNAi的機制被逐步闡明，同時作為功能基因組研 究領域中的有力工具，RNAi也越來越為人們所重視。線蟲是第一種完成全基因組測序的多細胞生物，早在1998年，人們就完成了線蟲全基因組的測定和拼接。
線蟲
線蟲的基因組共有大約9.7×107個鹼基，包含近20000個蛋白編碼基因，近年來還發現許多轉錄形成small RNA的基因，這類預計有16000個。線蟲的基因組和基因的數量都遠比人（大約3×109 bp和35000個蛋白編碼基因）的要少，染色體也一共只有六條，便於進行遺傳分析和基因的圖位克隆（定位克隆）。