1、siRNA 表達載體的構建siRNA 表達載體構建可以：（1）作為后組時代功能分析的有力工具；（2）應用于組學、細胞信號傳導通路分析；（3）用于藥物靶點篩選、疾病治療。實驗方法原理:多數(shù)的 siRNA 表達載體依賴三種 RNA 聚合酶 III 啟動子(pol III)中的一種，一段小的發(fā)夾 RNA(short hairpinRNA, shRNA)在哺乳動物細胞中的表達。這三類啟動子包括大家熟悉的人源和鼠源的 U6 啟動子和人 H1 啟動子。之所以采用 RNA polIII 啟動子是由于它可以在哺乳動物細胞中表達的小分子 RNA，而且它是通過添加一串（3 到 6 個）U 來終止轉錄的。要使用這類

2、載體，需要訂購 2 段編碼短發(fā)夾 RNA 序列的DNA 單鏈，退火，克隆到相應載體的 pol III 啟動子下游。由于涉及到克隆 ，這個過程需要幾周甚至數(shù)月的時間，同時也需要經(jīng)過以保證克隆 的序列是正確的。實驗材料:目的試劑、試劑盒：LB 培養(yǎng)基儀器、耗材：離心管、離心機、水浴鍋、漩渦振蕩儀等實驗步驟：一、目的的確定1.檢索文獻獲取有實驗證明有效的靶點序列（核對）。2.NCBI 查閱：。3.搜索引擎輔助：htt/ or HYPERLINK http:/s/ http:/s。二 、設計 siRNA 靶序列在siRNA 前都需要單獨設計 siRNA 序列.研究發(fā)現(xiàn)對哺乳動物細胞,最有效的 siRN

3、As是 21-23 個堿基大小、3端有兩個突出堿基的雙鏈 RNA；而對非哺乳動物，比較有效的是長片段 dsRNA。siRNA 的序列專一性要求非常嚴謹，與靶 mRNA 之間一個堿基錯配都會顯著削弱沉默的效果。1.選擇 siRNA 靶位點從轉錄 AUG 起始子開始，搜尋下游 AA 序列，跟每個AA 3端相鄰的 19 個核苷酸作為候選的 siRNA 靶位點。有研究結果顯示GC 含量在 30%-50%左右的 siRNA 要比那些 GC 含量偏高的更為有效。Tuschl 等建議在設計 siRNA 時不要針對 5和 3端的非編碼區(qū)（untranslated regions,UTRs），原因是這些地方有豐

4、富的調控蛋白結合區(qū)域，而這些 UTR結合蛋白或者翻譯起始復合物可能會影響 siRNP 核酸內切酶復合物結合 mRNA 從而影響siRNA 的效果。2.序列同源性分析將潛在的序列和相應的組數(shù)據(jù)庫（人或者小鼠、大鼠等等）進行比較,排除那些和其他編碼序列/EST 同源的序列。例如使用 BLAST（v/BLAST/）選出合適的目標序列進行.并非所有符合條件的 siRNA 都一樣有效,其原因還不清楚，可能是位置效應的結果,因此對于一個目的，一般要選擇 3-5 個靶位點來設計 siRNA。通常來說，每個目標序列設計 3-4 對 siRNAs，選擇最有效的進行后續(xù)研究。3.設計對照一個完整的 siRNA 實

5、驗應該有對照，作為對照的 siRNA 應該和選中的 siRNA 序列有相同的組成，但是和 mRNA 沒有明顯的同源性。通常的做法是將選中的 siRNA 中的堿基序列打亂。當然，同樣要保證它和其他沒有同源性。三、表達載體的選用1.化學與體外轉錄方法都是在體外得到 siRNA 后再導入細胞內，但是這兩種方法主要有兩方面無法克服的缺點：siRNA 進入細胞后容易被降解；進入細胞 siRNA 在細胞內的RNAi 效應持續(xù)時間短.針對這種情況，出現(xiàn)了質粒、類載體介導的 siRNA 體內表達。該方法的基本思路是：將 siRNA 對應的 DNA 雙鏈模板序列克隆入載體的 RNA 聚合酶 III的啟動子后，這

6、樣就能在體內表達所需的 siRNA 分子。這種方法總體的優(yōu)點在于不需要直接操作 RNA，能達到較長時間的沉默效果。2.通過質粒表達 siRNAs 大都是用 Pol III 啟動子啟動編碼 shRNA(small hairpin RNA)的序列。選用 Pol III 啟動子的原因在于這個啟動子總是在離啟動子一個固定距離的位置開始轉錄RNA，遇到 45 個連續(xù)的 U 即終止，非常精確。當這種帶有 Pol III 啟動子和shRNA 模板序列的質粒轉染哺乳動物細胞時，這種能表達 siRNA 的質粒確實能夠下調特定的表達，可抑制外源和內源。采用質粒的優(yōu)點在于，通過 siRNA 表達質粒的選擇標記，si

7、RNA 載體能夠更長時間地抑制目的表達。當然還有一點，那就是由于質粒可以擴增，相比起其它方法來說，這就能夠顯著降低siRNA 的成本。3.帶有抗生素標記的 siRNA 表達載體可用于長期抑制研究，通過抗性輔助篩選，該質粒可以在細胞中持續(xù)抑制靶的表達數(shù)甚至更久。同時 RNAi-Ready 表達載體還能與逆轉錄和腺表達系統(tǒng)整合（BD Knockout RNAi Systems），大大提高 siRNA 表達載體對宿主細胞的侵染性,徹底克服某些細胞轉染效率低的，是實現(xiàn)哺乳動物細胞siRNAs 瞬時表達與穩(wěn)定表 達的理想工具。四、模板1.編碼 shRNA 的 DNA 模板的兩條單鏈，模板鏈后面接有 RN

8、A PolyIII 聚合酶轉錄中止位點，同時兩端分別設計 BamH I 和 Hind III 酶切位點，可以克隆到 siRNA 載體多克隆位點的 BamH I 和 Hind III 酶切位點之間。2.95，5 min，緩慢退火， DNA 單鏈得到 shRNA 的 DNA 雙鏈模板。五、連接與轉化1.將 100 l 感受態(tài)細胞于冰上解凍。2.取 5 l 連接產物加入到感受態(tài)細胞中，輕輕旋轉幾次以混勻內容物，在冰上放置 30分鐘。3.將管放入預加溫到 42的水浴中，熱激 90 秒。快速將管轉移到冰浴中，使細胞冷卻12 分鐘。4.每管中加 700 l LB 培養(yǎng)基，37振蕩培養(yǎng) 1 小時，進行復蘇。

9、5.室溫 4 000 rpm 離心 5 分鐘，棄去上清后，用剩余 100 l 培養(yǎng)基重懸細胞并涂布到含抗性的 LB 瓊脂平板表面.注意：細胞用量應根據(jù)連接效率和感受態(tài)細胞的效率進行調整。6.將平板置于室溫直至液體被吸收。7.倒置，于 37培養(yǎng)，1216 小時后可出現(xiàn)菌落。六、PCR 鑒定和鑒定在編碼 shRNA 的 DNA 雙鏈模板兩側設計鑒定 PCR 引物，擴增片段在 100-200bp 之間。注意事項：1. 從轉錄本（mRNA）的 AUG 起始開始，尋找“AA”二連序列，并記下其 3端的19 個堿基序列，作為潛在的 siRNA 靶位點。有研究結果顯示 GC 含量在 30%50%左右的 si

10、RNA 要比那些 GC 含量偏高的更為有效。Tuschl 等建議在設計 siRNA 時不要針對 5和 3端的非編碼區(qū)（untranslated regions，UTRs)，原因是這些地方有豐富的調控蛋白結合區(qū)域，而這些 UTR 結合蛋白或者翻譯起始復合物可能會影響 siRNP 核酸內切酶復合物結合 mRNA 從而影響 siRNA 的效果。2. 將潛在的序列和相應的組數(shù)據(jù)庫（人，或者小鼠，大鼠等等）進行比較，排除那些和其他編碼序列/EST 同源的序列。例如使用BLAST（v/BLAST/）3.選出合適的目標序列進行。通常一個需要設計多個靶序列的 siRNA，以找到最有效的 siRNA 序列。4.

11、一個完整的 siRNA 實驗應該有負對照，作為負對照的 siRNA 應該和選中的 siRNA 序列有相同的組成，但是和mRNA 沒有明顯的同源性。通常的做法是將選中的siRNA 序列打亂，同樣要檢查結果以保證它和其他沒有同源性。如果計劃siRNA，那么可以直接提供以AA 打頭的 21 個堿基序列，廠家會一對互補的序列。注意的是通常的 siRNA 是以 3dTdT 結尾，如果要 UU 結尾的話通常別說明。有結果顯示，UU 結尾和 dTdT 結尾的 siRNA 在效果上沒有區(qū)別。因為這個突出端無需和靶序列互補。其他：一、siRNA 操作成功要點1. 對每個設計并檢測兩到四個 siRNA 序列為了找

12、到潛在靶位點，掃描靶中的 AA 序列。每個 AA 3端 19 個核苷酸作為潛在 siRNA 靶位點。潛在靶位點需通過 GENB數(shù)據(jù)庫的 BLAST 分析，去除那些與其它明顯同源的靶位點。如果可能，siRNA 應根據(jù) mRNA 低二級結構的區(qū)域設計。2.選擇低 GC 含量的 siRNAAmbion 公司研究發(fā)現(xiàn) GC 含量在 40-55%的 siRNA 比 55%以上的活性高。3.純化體外轉錄 siRNA在轉染前要確認 siRNA 的大小和純度。為得到高純度的 siRNA，用玻璃結合，洗脫(Ambion siRNA 體外試劑盒中已包括純化柱保證 siRNA 純度)或通過 15-20%丙烯酰胺膠除

13、去反應中多余的核苷酸，小的寡核苷酸，蛋白和鹽離子。注意：化學的 RNA通常需要跑膠電泳純化(即 PAGE 膠純化)。4.避免 RNA 酶污染微量的 RNA 酶將導致 siRNA 實驗失敗。由于實驗環(huán)境中 RNA 酶普遍存在，如皮膚，頭發(fā)，所有徒手接觸過的物品或在空氣中的物品因此保證實驗每個步驟不受 RNA 酶污染非常重要。Ambion 公司在這方面有一整套的產品線，如除 RNA 酶的噴劑，拭紙及液劑，檢測和去除RNA 酶。5.健康的細胞培養(yǎng)物和嚴格的操作確保轉染的重復性通常，健康的細胞轉染效率較高。此外，較低的傳代數(shù)能確保每次實驗所用細胞的穩(wěn)定性。為了優(yōu)化實驗，用 50 代以下的轉染細胞，否則

14、細胞轉染效率會隨時間明顯下降。6. 避免適用抗生素Ambion 公司從細胞種植到轉染后 72 小時期間避免使用抗生素。抗生素會在的細胞中積累毒素。有些細胞和轉染試劑在 siRNA 轉染時需要無的條件。這種情況下，可同時用正常培養(yǎng)基和無培養(yǎng)基做對比實驗，以得到最佳轉染效果。QIAGEN 推出的專門針對 RNA 轉染的試劑7.選擇好的轉染試劑轉染 siRNA針對靶細胞類型，選擇好的轉染試劑和優(yōu)化的操作對 siRNA 實驗的成功。siRNA實驗要求選擇適合轉小的 RNA 的轉染試劑(目前大多數(shù)轉染試劑都針對轉染比較大的質粒DNA，而非小的 RNA 分子，宿主范圍大小也不同)。Ambion 公司的 Silencer siRNATransfection Kit，QIAGEN 的 Transmessenger Transfection Reagent 都是專門針對轉siRNA 優(yōu)化的轉染試劑，是您的理想選擇。8.通過合適的陽性對照優(yōu)化轉染和檢測條件對大多數(shù)細胞，看家是較好的陽性對照。將不同濃度的陽性對照的siRNA 轉入靶細胞(同樣適合實驗靶 siRNA)，轉染 48 小時后統(tǒng)計對照蛋白或 mRNA 相對于未轉染細胞的降低水平。過多的 siRNA 將導致細胞毒性以至。A