Small-interfering RNAs,是一種21-25bp的短幹擾RNA。這種RNA可以通過同源互補序列的mRNA為靶目標使特定的mRNA高效特異性降解的現象,因此又被稱為RNA幹擾(RNAi)。RNAi的應用包括功能基因組學,藥物靶篩選,細胞信號傳導通路分析等等。
siRNA與蛋白組裝成誘導沉默複合物(RNA-induced silencing complex,RISC)(一種由siRNA與Argonaute蛋白和Dicer酶複合形成的複合物),然後RISC識別靶位點,剪切並降解mRNA實現轉錄後水平的基因沉默。
目前為止製備siRNAs的方法主要包括化學合成、體外轉錄、長片斷dsRNAs經RNase III 類降解 (e.g. Dicer, E. coli, RNase III)、siRNA表達載體或者病毒載體在細胞中表達siRNAs、PCR製備的siRNA表達框在細胞中表達等五種方法。除了方法3以外,其他的方法都在製備siRNA 前都需要單獨設計siRNA序列。
SiRNA設計如何選擇選擇靶點序列十分重要,通常靶點序列需要19~21個鹼基,GC含量的範圍在35%-55%之間,避免出現超過4個連續的A或T,儘量設計在CDS區。此外,設計靶點序列要注意與非目的基因連續匹配的鹼基數不能超過15bp。
設計靶序列時首先需要登錄NCBI獲取Gene ID、Genbank ID、基因的序列、轉錄本之間的同源性。
例如:在NCBI上搜索小鼠的HO-1基因。
Gene ID為15368.
Genbank ID為NC_000074.6,有兩條轉錄本,此外還需要獲取基因的序列的FASTA格式。
(NC表示完整的基因組分子序列,每個轉錄本Genbank ID共有的方塊即為同源區。)
然後採用Invitrogen RNAi Designer進行設計,首先打開Invitrogen網站
http://rnaidesigner.thermofisher.com/rnaiexpress/。
然後選擇「siRNA」,輸入Genbank ID或者核酸序列的FASTA格式貼入對話框,然後step2默認編碼區;step3選擇no blast;step4 GC含量默認35%-55%;step5位設計原則保持默認選項,點擊「RNAi Design」。
網站默認給出十個靶點及對應信息,在得到靶序列以後,再將在體外得到siRNA序列通過細胞轉染的方式導入細胞內。通常在實際操作中,每個基因需要設計並測試兩到四條siRNA序列。
因此,要確定每一個siRNA基因敲降的精確水平是一個嚴格要求的過程,在後續的研究中可以進行融合報告系統為基礎的實驗,在這種系統中,可以利用包含靶標序列和融合報告基因以及用於標準化的對照基因的質粒,聯同靶標特異性siRNAs共轉染進細胞中,最終加速在不同的合成的siRNAs中識別的有效的siRNAs。