tiểu luận Tạo hoa hồng xanh bằng công nghệ ADN tái tổ hợp

PHẦN I. MỞ ĐẦU Hoa hồng (Rosa chinensis Jacq.) là loài thực vật thuộc Phân họ Hoa hồng (Rosoideae) Họ hoa hồng (Rosoideae) Bộ Hoa hồng (Rosales) thuộc Lớp Hai lá mầm (Dicotyledonae) hay Lớp Ngọc Lan (Magnoliopsida). Cây hoa hồng là cây bụi hoặc cây leo lâu năm thân bụi mềm, cành có nhiều gai, hoa càng đẹp thì cành có nhiều gai, lá kép lông chim, có khía răng, hoa có cánh do nhị đực phát triển thành. Hạt hoa hồng tụ trong đế hoa, phát triển thành quả. Tuy nhiên cây hoa hồng thường được nhân giống bằng cách giâm cành, chiết cành hoặc ghép chứ không gieo hạtCác nhà khoa học tại Florigene (Australia) và Suntory (Nhật Bản) đã được nghiên cứu thành công trong việc tạo hoa hồng xanh – giảm hoạt động của gen cyanidin trong hoa hồng và cẩm chướng bằng công nghệ RNAi và công nghệ AND tái tổ hợp chuyển gen delphinidin tạo màu xanh vào hoa hồng, khắc phục sự vắng mặt của gen này trong tự nhiên 4 . Do vậy, em đi sâu tìm hiểu về đề tài tiểu luận của mình là:“ Tạo hoa hồng xanh bằng công nghệ ADN tái tổ hợp ”. PHẦN II. NỘI DUNG CHƯƠNG I. SỰ HÌNH THÀNH MÀU SẮC CỦA HOA I.Vai trò của màu sắc hoa Màu sắc của hoa đóng vai trò quan trọng trong thụ phấn bằng cách thu hút côn trùng thụ phấn, như côn trùng và các loài chim, ngoài ra còn giúp bảo vệ hoa chống lại tác động bất lợi từ tia cực tím. Màu hoa cũng là hấp dẫn đối với con người và là một đặc điểm quan trọng của hoa đặc trưng cho từng loại hoa8, 10. II. Anthocyanin tạo nên màu sắc cánh hoa III. Cơ chế hình thành màu sắc của hoa Hình 1. Sơ đồ con đường sinh tổng hợp flavonoid để tạo nên màu sắc của hoa CHƯƠNG II. AND TÁI TỔ HỢP I. Khái niệm AND tái tổ hợp. AND tái tổ hợp (recombinant DNA) là AND được tạo ra từ hai hay nhiều nguồn vật liệu di truyền khác nhau. Phân tử AND tái tổ hợp được tạo nhờ kỹ thuật ghép nối các đoạn AND của các cá thể khác nhau trong cùng một loài, hoặc của các loài khác nhau1,2. II. Nguyên lý tạo AND tái tổ hợp III. Các bước tạo AND tái tổ hợp CHƯƠNG III. CÔNG NGHỆ ARN CAN THIỆP I. Khái niệm công nghệ gen bất hoạt gen ARNi Công nghệ gây bất hoạt gen (ARN interfarance – RNAi), là công nghệ mới II. ARNi tạo hoa màu xanh CHƯƠNG IV. ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ AND TÁI TỔ HỢP VÀ CÔNG NGHỆ ARNi TRONG TẠO HOA HỒNG XANH I. Cơ sở khoa học II. ARNi tạo hoa màu xanh CHƯƠNG IV. ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ AND TÁI TỔ HỢP VÀ CÔNG NGHỆ ARNi TRONG TẠO HOA HỒNG XANH I. Cơ sở khoa học III. Phương pháp nghiên cứu. 1. Xác định màu hoa và đo các pH của cánh hoa Màu hoa được đánh giá bằng 2. Phân tích các anthocyanins III. Kết quả. 1.Màu sắc hoa. Màu sắc hoa của họ là tương đối màu xanh giữa hoa hồng và trong phạm vi thực tế từ màu hồng, đỏ tím đến màu xám,màu hoa cà. Cánh hoa chứa chủ yếu cyanidin như một anthocyanidin, nhưng không chứa delphinidin. Cánh hoa chứa một số lượng lớn các flavonol. Màu xanh của họ có thể là do một flavonol cao hoặc tỷ lệ anthocyanidin, và flavonol có chức năng như đồng sắc tố7. 2. Độ pH PH của PHẦN III: KẾT LUẬN KIẾN NGHỊ 1. Kết luận

PHẦN I MỞ ĐẦU

Hoa hồng (Rosa chinensis Jacq.) là loài thực vật thuộc Phân họ Hoa hồng (Rosoideae) Họ hoa hồng (Rosoideae) Bộ Hoa hồng (Rosales) thuộc Lớp Hai lá mầm (Dicotyledonae) hay Lớp Ngọc Lan (Magnoliopsida) Cây hoa hồng là cây bụi hoặc cây leo lâu năm thân bụi mềm, cành có nhiều gai, hoa càng đẹp thì cành

có nhiều gai, lá kép lông chim, có khía răng, hoa có cánh do nhị đực phát triển thành Hạt hoa hồng tụ trong đế hoa, phát triển thành quả Tuy nhiên cây hoa hồng thường được nhân giống bằng cách giâm cành, chiết cành hoặc ghép chứ không gieo hạt Hoa hồng đa phần có nguồn gốc bản địa châu Á, số ít còn lại có nguồn gốc bản địa châu Âu, Bắc Mỹ, và Tây Bắc Phi Hoa hồng được trồng làm cảnh và lấy tinh dầu Hoa hồng là biểu tượng của tình yêu và mang nhiều ý nghĩa trong các nền văn hóa khác nhau Hoa hồng xanh tồn tại rất hiếm trong tự nhiên và là biểu tượng cho tình yêu vĩnh cửu Hoa hồng xanh dương là màu của trời và biển Nó đi liền với cảm giác sâu thẳm, vững vàng và yên bình Nó còn là màu của sự trung thành, tin tưởng, thông thái, tự tin, thông minh Vì vậy hoa hồng xanh luôn là quà tặng quý hiếm và mang ý nghĩa đặc biệt Nhưng hoa hồng xanh không tồn tại trong tự nhiên vì hoa hồng thiếu gen tạo nên màu xanh của hoa [12]

Công nghệ di truyền (công nghệ gene – gene technology) bao gồm các kỹ thuật hiện đại được thực hiện trên axit nucleic (AND và ARN) nhằm nghiên cứu cấu trúc của gen, điều chỉnh và biến đổi gen, nhằm tách, tổng hợp và chuyển các gen mong muốn vào các tế bào vật chủ mới để tạo ra cơ thể sinh vật mới mang nhũng đặc tính mới, cũng như tạo ra sản phẩm mới Để thực hiện được công nghệ

di truyền, các thực nghiệm đều cần phải sử dụng AND tái tổ hợp[1] Do đó, công nghệ AND tái tổ hợp là công nghệ nền tảng, cơ bản nhất của công nghệ di truyền,

có ứng dụng rất lớn trong công nghệ chuyển gen Mục đích của công tác chọn giống và nhân giống là cải tiến tiềm năng di truyền của cây trồng, vật nuôi nhằm nâng cao năng suất, hiệu quả sản xuất nông nghiệp Trong công tác cải tạo giống

cổ truyền chủ yếu sử dụng phương pháp lai tạo và chọn lọc để cải tạo nguồn gen

của sinh vật Tuy nhiên, do quá trình lai tạo tự nhiên, con lai thu được qua lai tạo

và chọn lọc vẫn còn mang luôn cả các gen không mong muốn do tổ hợp hai bộ nhiễm sắc thể đơn bội của giao tử đực và giao tử cái Một hạn chế nữa là việc lai tạo tự nhiên chỉ thực hiện được giữa các cá thể trong loài Lai xa, lai khác loài gặp nhiều khó khăn, con lai thường bất thụ do sai khác nhau về bộ nhiễm sắc thể cả về

số lượng lẫn hình thái giữa bố và mẹ, do cấu tạo cơ quan sinh dục, tập tính sinh học giữa các loài không phù hợp với nhau Nhờ những thành tựu trong lĩnh vực DNA tái tổ hợp, công nghệ chuyển gen ra đời đã cho phép khắc phục những trở ngại nói trên Triển vọng của công nghệ chuyển gen là rất lớn, cho phép tạo ra các giống vật nuôi, cây trồng mang những đặc tính di truyền hoàn toàn mới, có lợi cho con người mà trong chọn giống thông thường phải trông chờ vào đột biến tự nhiên, không thể luôn luôn có được[1, 2] Một trong những phát minh mang tính cách mạng trong kỹ thuật di truyền là kỹ thuật ARNi được ứng dụng trong nghiên cứu cơ bản và các lĩnh vực khác nhau trong công nghệ sinh học như kiểm soát bệnh virus, tạo cơ thể chuyển gen sản xuất sinh dược và trị liệu đối với các bệnh hiểm nghèo như ung thư , AIDS….Kỹ thuật ARNi do 2 nhà khoa học người Mĩ Andrew Fire và Craig Mello phát minh về cơ chế gây bất hoạt gen bởi RNAi được đăng trên tạp chí Nature năm 1998 và đạt giải Nobel năm 2006 Kỹ thuật ARNi đã

và đang được các nhà khoa học ứng dụng trong lĩnh vực nông ngiệp như chuyển gen thực vật giúp cải tiến cây trồng và giá trị dinh dưỡng trên các đối tượng thực vật: lúa mạch, gạo, bông, đay sợi, tinh dầu có giá trị dinh dưỡng cao , thay đổi màu sắc hoa : hoa khổ sâm, hoa hồng Các nhà khoa học tại Florigene (Australia)

và Suntory (Nhật Bản) đã được nghiên cứu thành công trong việc tạo hoa hồng xanh – giảm hoạt động của gen cyanidin trong hoa hồng và cẩm chướng bằng công nghệ RNAi và công nghệ AND tái tổ hợp chuyển gen delphinidin tạo màu xanh vào hoa hồng, khắc phục sự vắng mặt của gen này trong tự nhiên [4 ] Do

vậy, em đi sâu tìm hiểu về đề tài tiểu luận của mình là:“ Tạo hoa hồng xanh bằng công nghệ ADN tái tổ hợp ”.

PHẦN II NỘI DUNG CHƯƠNG I SỰ HÌNH THÀNH MÀU SẮC CỦA HOA I.Vai trò của màu sắc hoa

Màu sắc của hoa đóng vai trò quan trọng trong thụ phấn bằng cách thu hút côn trùng thụ phấn, như côn trùng và các loài chim, ngoài ra còn giúp bảo vệ hoa chống lại tác động bất lợi từ tia cực tím Màu hoa cũng là hấp dẫn đối với con người và là một đặc điểm quan trọng của hoa đặc trưng cho từng loại hoa[8, 10]

II Anthocyanin tạo nên màu sắc cánh hoa

Anthocyanin là những hợp chất glycoside của athocyanidin Anthocyanin bao gồm các chất flavonoid, carotenoids và betalains Các chất này khác nhau bởi

số lượng và vị trí của nhóm hydroxyl trong phân tử, mức độ methyl hóa của nhóm hydroxyl, bản chất, vị trí của các nhóm đường gắn vào phân tử, số nhóm acid mạch thẳng hay mạch vòng gắn vào phân tử[11]

Màu sắc của anthocyanin luôn thay đổi phụ thuộc vào pH, các chất màu và

sự có mặt của nhiều yếu tố khác Tuy nhiên màu sắc của anthocyanin thay đổi phụ thuộc mạnh nhất vào pH của môi trường Thông thường khi pH của môi trường < 7 các athocyanin có màu đỏ, khi pH > 7 thì có màu xanh Ở pH = 1 các athocyanin thường ở dạng muối oxonium màu cam đến đỏ, ở pH = 4-5 chúng có thể chuyển sang dạng không màu, ở pH 7- 8 thì có màu xanh Anthocyanin có bước sóng hấp thụ trong miền nhìn thấy, khả năng hấp thụ cực đại tại bước sóng 510 - 540nm Độ hấp thụ liên quan trực tiếp đến màu sắc của các anthocyanin chúng phụ thuộc vào

pH của dịch bào, nồng độ anthocyanin: thường pH thuộc vùng acid mạnh có độ hấp thụ lớn, nồng độ anthocyanin cành lớn khả năng hấp thụ cành mạnh.[11]

Anthocyanin bao gồm các chất: carotenoid, betalains, flavonoid Trong đó carotenoid có vai trò chủ yếu để tạo nên màu vàng và màu da cam ở hoa hướng dương và hoa cà chua Betalains hình thành nên màu vàng ở cánh hoa bằng cách kết hợp với các hợp chất chứa nitơ là dẫn xuất từ tyrosine và chỉ được tồn tại trong hoa bộ cẩm chướng Flavonoids quy định một loạt các màu sắc của hoa từ vàng nhạt sang màu đỏ, màu tím và màu xanh Các con đường sinh tổng hợp flavonoid có nhiều hướng để di truyền màu hoa có màu sắc đa dạng Trong đó có

sáu anthocyanidins lớn : pelargonidin, cyanidin, peonidin (3'O-methyl cyanidin), delphinidin, petunidin (3 'delphinidin O-methy) và malvidin (3', 5' delphinidin O-dimethy) Vì số lượng nhóm hydroxyl trong các nhóm được tăng lên do sự hấp thu của ánh sáng của quang phổ hấp thụ nên có thể nhìn thấy các bước sóng ánh sáng dài hơn Cực đại ở dung dịch HCl-methanol 0,01% của pelargonidin, cyanidin và delphinidin là 520, 535 và 546 nm tương ứng cho mỗi sắc tố Sự biến đổi của anthocyanidins chủ yếu là kết quả glycosyl hóa và acyl hóa anthocyanins Bên cạnh đó các cấu trúc của anthocyanins, những thay đổi của không bào pH, tương tác giữa các phân tử (sự liên kết của anthocyanins với đồng sắc tố anthocyanin với polyphenol), sửa đổi sau tổng hợp anthocyanins, tạo phức kim loại và hình dạng tế bào đều tham gia vào hình thành nên màu sắc của hoa Anthocyanins tạo nên màu đỏ đồng đều ở cánh hoa khi pH trong không bào thấp, có thể tạo nên màu xanh của cánh hoa nhưng không đồng đều và ổn định khi pH không bào có tính axit Các yếu tố tương tác và quá trình tạo phức kim loại góp phần ổn định anthocyanins và màu sắc hoa, đặc biệt là màu xanh.[5,8,9]

III Cơ chế hình thành màu sắc của hoa

Cơ chế hình thành màu sắc của hoa có sự tham gia của các enzym, các tiền chất và sự điều khiển của các gen tổng hợp anthocyanin [6, 11]

Các tiền chất để tổng hợp của tất cả các chất flavonoid, bao gồm cả anthocyanins, là malonyl-COA và p-coumaroyl-COA Các enzyme đầu tiên tham gia sản xuất flavonoid là chalcone synthase (CHS) Enzyme này xúc tác theo từng bước trong phản ứng ngưng tụ của ba đơn vị acetate bắt đầu từ malonyl-CoA với p-coumaroyl-CoA để tạo thành 4, 2', 4', 6- tetrahydroxychalcone Tiếp theo với sự xúc tác của flavanone 3-hydroxylase (F3H) (một loại enzime thuộc 2-oxoglutarate dioxygenases) sẽ xúc tác phản ứng hydroxyl hóa naringenin để chuyển hóa sang dihydrokaempferol (DHK) DHK sau đó có thể được hydroxy hóa bởi flavonoid 3'-hydroxylase (F3'H) để tạo thành dihydromyricetin (DHQ) hoặc bởi flavonoid 3’ 5'-hydroxylase (F3’5'H) để sản xuất dihydromyricetin (DHM) F3'5’H cũng có thể chuyển đổi DHQ từ DHM Ít nhất ba enzyme cần thiết để chuyển đổi các màu sắc dihydroflavonols (DHK, DHQ, và DHM) từ anthocyanins Việc đầu tiên của

những enzyme xúc tác là giảm dihydroflavonols từ flavan9,4-cis-diol (leucoanthocyanidins) bởi dihydroflavonol4-reductase (DFR) Sự oxy hóa và đường hóa của leucoanthocyanidins sẽ tạo ra các sản phẩm khác nhau như các pelargonidin tương ứng màu gạch đỏ, cyani-din tương ứng màu đỏ, và sắc tố màu xanh delphinidin Các con đường sinh tổng hợp anthocyanin được thể hiện tổng

quát ở hình 1[11]

Hình 1 Sơ đồ con đường sinh tổng hợp flavonoid để tạo nên màu sắc của hoa.

Anthocyanidin 3-glucosides có thể được biến đổi hơn nữa trong nhiều loài

bởi sự glycosyl hóa, methyl hóa và acyl hóa, được minh họa trong hình 2[11]

Hình 2 Kiểm soát quá trình di truyền và sự biến đổi của Anthocyanin ở Petunia.

Các gen tổng hợp enzim tham gia vào tổng hợp màu sắc hoa ở một số cây được

thể hiện ở bảng 1 Bao gồm các gen: c2, whp, NA, An3, Hf1

Bảng 1 Các gen tổng hợp enzim tham gia vào tổng hợp màu sắc hoa cây ngô, cây kim ngư thảo, cây dạ yên thảo

Các gen điều hòa màu sắc hoa ở các cây ngô, cây kim ngư thảo, cây dạ yên thảo được thể hiện ở bảng 2 Bao gồm các gen CSH, DRF, 3GT, ANS

Bảng 2 Các gen điều hòa màu sắc hoa ở các cây ngô, cây kim ngư thảo, cây dạ

yên thảo

CHƯƠNG II AND TÁI TỔ HỢP

I Khái niệm AND tái tổ hợp.

AND tái tổ hợp (recombinant DNA) là AND được tạo ra từ hai hay nhiều nguồn vật liệu di truyền khác nhau Phân tử AND tái tổ hợp được tạo nhờ kỹ thuật ghép nối các đoạn AND của các cá thể khác nhau trong cùng một loài, hoặc của các loài khác nhau[1,2]

II Nguyên lý tạo AND tái tổ hợp

Sử dụng vi sinh vật đất Agrobacterium (vi khuẩn Gram âm) để chuyển gen ở thực vật là phương pháp hiệu quả và phổ biến nhất hiện nay nhờ vào khả năng gắn gen ngoại lai vào hệ gen thực vật một cách chính xác và ổn định:

+ Phương pháp này sử dụng Ti plasmid của A tumefaciens hoặc Ti plasmid của Arhzogennes làm vecter đưa AND vào tế bào Ti platmid gồm hai thành phần: T- DNA và vùng Vir

+ T- DNA có thể chuyển từ Argobacterium vào tế bào thực vật, chính nhờ vậy mà

có thể gắn gen muốn chuyển vào T- DNA để đưa vào tế bào, T- DNA chứa gen điều hòa sinh trưởng cục bộ (auxin, cytokikie), gen tổng hợp các chất opine và gen gây khối u Đoạn cuối có 25 cặp bazo lặp lại, bất kì đoạn nào trong vùng này cũng

có thể xâm nhập vào phân tử AND thực vật Trong plasmid vị trí của T + DNA được giới hạn bởi bờ vai và bờ phải, vir phụ trách khả năng lây nhiễm Chúng gồm

6 nhóm từ VirA đến VirG và Vire có tác dụng làm tăng tần số biến nạp Để thiết

kế vector dung trong biến nạp: Trước hết là cắt bộ gen điều hòa sinh trưởng cục bộ Sau đó gắn thêm chỉ thị (kháng thuốc hoặc chất diệt cỏ) cùng với đoạn điều khiển phù hợp để chọn các thể biến nạp và cuối cùng gắn gen cần biến nạp

+ Các plasmid của Agrobacterium được sử dụng trong công nghệ gen thực vật gồm

có 2 loại: vector liên hiệp và vector nhị thể Vector liên hiệp: vector liên hiệp dựa trên sự tái tổ hợp của 2 plasmid Một vector liên hợp gồm có: Vị trí ghép các gen quan tâm, thường vị trí này có nguồn gốc từ plasmid của vi khuẩn E.coli Gen chỉ thị kháng sinh giúp cho chọn lọc trong vi khuẩn E.coli, Agrobacterium và gen chọn lọc hoạt động được ở tế bào thực vật Như vậy vector liên hợp được hình thành từ một plasmid mang trình tự AND mong muốn và plasmid kia có chứa vùng vir gen

và vùng bờ lặp lại của T – AND Sau tái tổ hợp, một vecter liên hợp được tạo ra và dùng cho chuyển gen vào thực vật Vector nhị thể là hệ thống dùng 2 plasmid riêng biệt: một cung cấp T- AND đã mất độc gây khối u, plasmid kia là Ti plasmid có khả năng thâm nhập vào tế bào thực vật (mang các gen vir) Plasmid thứ nhất mang gen chọn lọc ở thực vật và gen sẽ được ghép vào bộ gen thực vật khi plasmid này được đưa vào chủng Agrobacterium có chứa Ti plasmid, những sực vản phẩm mang gen vir có thể đưa T – AND vào tế bào thực vật, mặc dù T- AND nằm trên phân tử AND khác

+ Sử dụng Agrobacterium để chuyển gen đã thu được nhiều kết quả, đặc điểm là chuyển gen vào lúa mì và các cây lương thực quan trọng Nhiều giống lúa chuyển gen vào lúa mì và các cây lương thực quan trọng Xác định thông số chuyển gen:

• Tìm ra thời gian lây nhiễm vi khuẩn tối ưu

• Tìm ra thời gian đồng nuôi cấy tối ưu

• Tìm ra nồng độ Acetosyringone thích hợp bổ sung vào môi trường nuôi vi khuẩn khi lây nhiễm

• Xác định môi trường tái sinh thích hợp nhất

• Kiểm tra mẫu chuyển gen: sử dụng chất X- gluc để phát hiện vật liệu biến nạp có chứa gen [1,2].

III Các bước tạo AND tái tổ hợp

Từ khi người ta khám phá ra thí nghiệm chuyển gen được thực hiện nhờ một loại vi khuẩn đất Agrobacterrium tumefaciens có thể chuyển gen vào nhiều loại cây trồng

Kỹ thuật tái tổ hợp AND được thực hiện qua nhiều công đoạn phức tạp, tinh

vi, thực chất là một công nghệ gồm các bước chủ yếu sau:

Bước 1 : Nuôi tế bào cho plasmid để tạo vector chuyển gen và nuôi tế bào cho để cung cấp AND

Bước 2 : Tách chiết AND plasmid và AND tế bào cho Bước này còn gọi là phân lập gen

Bước 3 : Cắt cả hai đoạn AND (AND plastmid và AND tế bào cho) bằng cùng 1 loại enzim giới hạn (restriction enzym – RE)

Bước 4 : Trộn chung AND plastmid đã cắt với AND tế bào cho cũng đã bị cắt bởi một loại enzim giới hạn như đã nêu ở bước 3

Bước 5 : Bổ sung enzim nối ligase để tạo ra AND tái tổ hợp hoàn chỉnh.Bước 6 : Biến nạp AND tái tổ hợp vào tế bào vật chủ và nhân dòng

Bước 7 : Chọn lọc và tạo dòng tế bào chủ (vi khuẩn) mang AND tái tổ hượp

và theo dõi hoạt động, biểu hiện gen thông qua sản phẩm của gen lấy từ tế bào cho

Biến nạp vào mô hoặc tế bào thực vật : để chuyển gen ta thực hiện các bước sau:

 Chọn lọc các thể gen nạp trên môi trường chọn lọc

 Tái sinh cây biến nạp

 Phân tích để xác nhận cá thể chuyển gen ( PCR hoặc southern blot) và đánh giá mức độ biểu hiện của chủng ( Norther lot, Western blot, ELISA hoặc các thử nghiệm in vitro khác… )

 Nguyện liệu để thực hiện sự biến nạp là các tế bào thực vật riêng rẽ, các mô hoặc cây hoàn chỉnh

Sau đó bằng các phương pháp phân tích genome như PCR, Southern blot, Nothern blot được thực hiện để tìm ra chính xác những cây biến đổi gen [2] Sơ đồ khái quát của quá trình tạo dòng AND tái tổ hợp được thể hiện ở hình 1.

CHƯƠNG III CÔNG NGHỆ ARN CAN THIỆP

I Khái niệm công nghệ gen bất hoạt gen ARNi

Công nghệ gây bất hoạt gen (ARN interfarance – RNAi), là công nghệ mới mạnh mẽ chỉ cần một vài phân tử RNA sợi kép (ds ARN) của một tế bào cũng đủ

để phân hủy các mARN của một gen đặc thù Kết quả thực nghiệm cho thấy công nghệ RNAi có thể cho phép gây bất hoạt gen một cách có hiệu quat ở bất kỳ cơ thể nhân thực nào Nó có tác dụng điều hòa biểu hiện gen hiệu quả hơn mạnh gấp 1000 lần công nghệ gen đối nghĩa (antisense) Dựa trên thành tựu của chương trình genomic, trình tự của hầu hết sinh vật nhân thực đã được xác định, từ đó con người

có thể thiết kế các dsARN tương đồng để gây bất hoạt mọi gen đích Điều thú vị là,

cơ chế của sự im lặng gen cũng bảo vệ các sinh vật của hệ gen từ gene nhảy, virus[3]

ARNi là quá trình làm câm gen một cách đặc thù, nó chỉ làm bất hoạt một gen (gen đích) có những trình tự tương đồng với các tác nhân bất hoạt gen (các sợi ARN ngắn khoảng 21 – 27 nucleotide)[4]

Thành phần cấu trúc để tạo ddRNAi là 1 đoạn gen cDNA xuôi gắn sau promoter (chỗ bám của RNA polymerase để phiên mã) nối qua 1 đoạn ngắn với 1 đoạn cDNA tương tự nhưng ngược chiều và ở cuối là trình tự kết thúc terminator Khi được đưa vào tế bào, RNA polymerase tạo ra các đoạn ngắn RNA mạch kép dạng ‘kẹp tóc’ Sau khi vào tế bào chất trình tự kẹp tóc bị cắt đoạn bởi Dicer, một lạo enzim đặc hiệu cắt RNA mạch kép (dsRNA specific nuclease), gây nên sự tích

tụ siRNA mạch kép (21 bp dsRNA) Các siRNA này gắn vào phức hợp làm im lặng (RNA – induced silencing complex – RISC) Với một mạch của siRNA gắn phức hượp này tương tác với mRNA nội hay ngoại lai (endogenous ỏ exogenous) dẫn đến cắt trình tự mục tiêu và phân hủy bản phiên mã như ở phần dưới hình[2]

Cơ chế hoạt động của ARNi được thể hiện qua sơ đồ sau: