發(fā)現(xiàn)dsRNA能夠導致基因沉默的線索來源于線蟲Caenorhabditis elegans的研究。 lang=EN-US>1995年,康乃爾大學的Su Guo博士和 lang=EN-US>Kemphues在試圖阻斷秀麗新小桿線蟲(C. elegans)中的par-1基因時,發(fā)現(xiàn)了一個意想不到的現(xiàn)象。她們本是利用反義rna技術特異性地阻斷上述基因的表達,而同時在對照實驗中給線蟲注射正義RNA(sense RNA)以期觀察到基因表達的增強。但得到的結果是二者都同樣地切斷了par-1基因的表達途徑。這是與傳統(tǒng)上對反義RNA技術的解釋正好相反的。該研究小組一直沒能給這個意外以合理解釋。
這個奇怪的現(xiàn)象直到3年后才被解開。1998年2月,華盛頓卡耐基研究院的Andrew Fire和馬薩諸塞大學癌癥中心的Craig Mello才揭開這個懸疑之謎。通過大量艱苦的工作,他們證實,Su Guo博士遇到的正義RNA抑制基因表達的現(xiàn)象,以及過去的反義RNA技術對基因表達的阻斷,都是由于體外轉錄所得RNA中污染了微量雙鏈RNA而引起。當他們將體外轉錄得到的單鏈RNA純化后注射線蟲時發(fā)現(xiàn),基因抑制效應變得十分微弱,而經過純化的雙鏈RNA卻正好相反,能夠特異性阻斷相應基因的表達。實際上每個細胞只要很少幾個分子的雙鏈RNA已經足夠*阻斷同源基因的表達。后來的實驗表明在線蟲中注入雙鏈RNA不單可以阻斷整個線蟲的同源基因表達,還會導致其*代子代的同源基因沉默,該小組將這一現(xiàn)象稱為RNA干擾(RNA interference ,簡稱RNAi)。
RNAi潛在的作用促使Fire和Timmons 繼續(xù)實驗。他們將一種能夠表達與+ C. elegans unc-22基因同源的雙鏈RNA的基因工程細菌喂食線蟲,結果線蟲表現(xiàn)出類似unc-22缺陷的表型。后繼的實驗表明將線蟲浸入雙鏈RNA中同樣可以誘導基因沉默——這種技術使得大規(guī)模篩選線蟲R NA i 誘導的功能缺失突變體成為可能,并引發(fā)后繼的大量針對這種模式生物基因敲除的研究。
在隨后的短短一年內,RNAi現(xiàn)象又陸續(xù)在果蠅,錐體蟲,真菌,渦蟲,植物及斑馬魚等真核生物的研究中被發(fā)現(xiàn),這種情況揭示了RNAi現(xiàn)象很可能出現(xiàn)于生命進化的早期階段。在RNAi的機制被真正認識之前,自然存在的RNAi現(xiàn)象曾在這些生物體中被分別描述為:
1)真菌種屬中脈孢菌的“”(qelling)作用。
2)植物中的轉錄后基因沉默(posttranscriptional gene silencing, PTCS)和基因共同抑制(co-suppression),以及RNA介導的抗病毒作用。這是一種針對頻繁出現(xiàn)的病毒感染的保護機制。
3)動物中包括水螅、渦蟲、果蠅和線蟲中的RNAi現(xiàn)象,具有抑制轉座子擴散的功能。
4)脊椎動物中斑馬魚和小鼠的RNAi現(xiàn)象。
由于這些現(xiàn)象中存在共同的作用媒介siRNA,以及不同種屬生物中參與基因的同源性,研究者認為以上種種沉默現(xiàn)象都基于相同的核心機制,而保護性對抗病毒和轉座子可能是RNAi途徑的核心功能