Tài liệu Công nghệ RNAi ppt

January 20, 2014RNAi  Công nghệ ARNi RNA interference technology: Công nghệ gây bất hoạt gen-Công nghệ mạnh, chỉ cần một lượng nhỏ phân tử ARN sợi kép dsRNA trong tế bào cũng đủ phân hủ

Công nghệ RNAi

Prof Chu Hoang Mau PhD.

Genetic and Molecular Biologist

Vice President Thainguyen University

Mobile: 0913383289 Mail.: mauchkstn@yahoo.com mauchdhtn@gmail.com

January 20, 2014

RNAi

 Công nghệ ARNi (RNA interference technology): Công nghệ gây bất hoạt gen-Công nghệ mạnh, chỉ cần một lượng nhỏ phân tử ARN sợi kép (dsRNA) trong tế bào cũng đủ phân hủy các mARN của một gen.

 Công nghệ ARNi cho phép can thiệp và gây bất hoạt gen một cách hiệu quả ở bất kỳ sinh vật nhân thực nào, tạo ra cuộc cách mạng trong y sinh học.

 Phát minh công nghệ ARNi được đánh giá rất cao thể hiện

ở Giải thưởng Noben cho 2 nhà khoa học Mỹ (Fire và Mello, 10/2006).

Vai trò của ARN trong hoạt hóa gen

 Quan niệm trước cho rằng: ARN đóng vai trò

trung gian giữa ADN và protein.

 Hiện nay

 ARN có khả năng hoạt động như một chất xúc tác (catalyst)

và các enzim có bản chất ARN được gọi là các ribozyme

 ARN có thể tự xúc tác để tự sao chép và tổng hợp các ARN khác Bằng chứng là: rARN xúc tác tạo liên kết peptit giữa các axit amin trong quá trình dịch mã

 Ý tưởng: ARN là vật liệu đầu tiên trên trái đất

January 20, 2014

ARN có vai trò điều khiển biểu hiện gen

 Các phân tử ARN nhỏ (không mang mã) liên kết với protein thành ribonucleoprotein (RNP) ảnh hưởng trực tiếp lệ phiên mã, dịch mã, tái bản ADN và gây xoắn sợi nhiễm sắc thể.

 Từ thập kỷ 80 (TK 20): ARN đối nghĩa (antisence RNA) kích thước khoảng 100bp ức chế dịch mã.

 Kết quả nghiên cứu ở thập kỷ 90 (TK20) cho thấy một gen biến nạp (gen chuyển) vào hệ gen có thể kìm hãm biểu hiện gen tương tự với nó ở trong cây.

 Sự bất hoạt gen có thể xảy ra ở mức độ phiên mã và sau phiên mã

Phát minh của Fire và Mello (1998)

Phát minh: Cơ chế gây bất hoạt gen bởi các ARN ngắn, sợi kép được gọi là RNA interference-ARNi:

 ARN sợi kép (dsRNA) có khả năng gây bất hoạt gen một cách

có hiệu quả

 ARN sợi kép chỉ phân hủy mARN có trình tự tương đồng và với mARN trưởng thành

 ARN kép gây bất hoạt gen sau phiên mã và xảy ra ở tế bào chất

 Tác dụng của dsARN có thể lan rộng từ mô này sang mô khác,

có thể được truyền sang thế hệ sau

 Một loạt các nghiên cứu về ARNi được công bố và đã chỉ

ra rằng ARNi có thể là chiến lược của các sinh vật chống lại virus.

January 20, 2014

Cơ chế hoạt động của ARNi

ARN kép (vài trăm bp)

Dicer+ATP siARN (21-23bp)

siARN sợi đơn

RISC

mARN đích Bám vào và cắt

January 20, 2014

Một số enzyme quan trọng tham gia

trong quá trình gây bất hoạt gen

 Dicer: Ribonuclease III cắt dsARN thành các đoạn ngắn ARN

 RISC (RNA induced silencing complex):

 Hoạt động như endonuclease có vai trò cắt mARN

 Tương tác với ADN, methyl hóa ADN, biến đổi histon, ngăn cản khởi động phiên mã

 Tương tác với mARN tạo tín hiệu để RNase phân hủy mARN

 RNA dependent RNA polymerase-RdRp: Enzyme tổng hợp ARN trên khuôn ARN tạo nên dsARN, nhân bản các sợi siARN (cây trồng, giun tròn, nấm)

January 20, 2014

Đặc tính của công nghệ ARNi

 ARN sợi kép gây hiện tượng bất hoạt gen mạnh hơn ARN đối nghĩa sợi đơn

 Có tính đặc hiệu rất cao, chỉ làm bất hoạt ARN có trình tự tương đồng

 Có hiệu quả cao và mạnh, chỉ cần một vài phân tử ARN sợi kép là đủ gây bật hoạt gen của tế bào hoặc virus

 Có thể làm câm gen ở các giai đoạn khác nhau của cá thể

 Có thể dịch chuyển từ tế bào, mô này sang tế bào, mô khác trong mỗi cá thể, thậm chí từ thế hệ này sang thế hệ khác

 Có thể gây bất hoạt gen ở 2 giai đoạn khác nhau của biểu hiện gen: Phiên mã và sau phiên mã.

Ứng dụng của Công nghệ ARNi

 ARNi kìm hãm tổng hợp protein và điều hòa sự phát triển của sinh vật

 siARN sợi kép dài 21-23bp có nguồn gốc ngoại sinh,

 Phân hủy mARN

 Methyl hóa ADN

 Gây bất hoạt gen nhảy

 Gây bất hoạt các gen của virus xâm nhập vào tế bào

 ARNi là cơ chế bảo vệ cơ thể chống lại sự xâm nhập của virus bằng cách sử dụng các gen từ virus gây bệnh: (1) Sử dụng các gen virus chuyển vào cây trồng; (2) Sử dụng

công nghệ gen đối nghĩa; (3) Công nghệ ARNi

January 20, 2014

Ứng dụng của Công nghệ ARNi

 ARNi bảo đảm sự bền vững của Hệ gen thông qua việc làm bất hoạt gen nhảy

 ARNi làm tăng độ xoắn của sợi nhiễm sắc và ngăn chặn quá trình phiên mã

 ARNi là công cụ mạnh để gây bất hoạt gen đặc hiệu

 Ứng dụng trong y học, ARNi gây bất hoạt một gen đặc thù bằng cách:

 (i) Tiêm dsARN vào động vật

 (ii) Qua đường ruột bằng ăn E.coli có khả năng sinh ra dsARNi

 (iii) Gây sốc trong dung dịch có chứa dsARNi

 (iv) Chuyển gen ARNi có khả năng sản sinh ra dsARN

Ứng dụng của Công nghệ ARNi

 CSIRO (Úc): Trung tâm nghiên cứu ứng dụng công nghệ ARNi, đăng ký bản quyền ARN kẹp tóc-công nghệ có hiệu quả gây bất hoạt gen ở thực vật và đang ứng dụng ở động vật Ứng dụng tạo giống cây trồng chuyển gen với các tính trạng mong muốn

 Ứng dụng ARNi trong tạo giống kháng virus ở thực vật