基因表达沉默

基因表达沉默（Gene Silencing）是指通过一系列分子机制抑制特定基因的表达，导致该基因无法产生相应的蛋白质或RNA产物的现象。这种沉默可以发生在转录水平（转录抑制）或转录后水平（如mRNA降解），在多种生物体中广泛存在，参与调控发育、抗病毒、转座子控制等多种生命活动。

1. 类型
   a. 转录水平沉默（Transcriptional Gene Silencing, TGS）：通过DNA甲基化、组蛋白修饰等手段，使特定基因区域形成异染色质，从而抑制RNA聚合酶结合和转录起始。
   b. 转录后沉默（Post-Transcriptional Gene Silencing, PTGS）：通过小RNA（如siRNA、miRNA）引导RNA诱导沉默复合物（RISC）结合目标mRNA，促进其降解或抑制翻译。

2. 机制

   • RNA干扰（RNA interference, RNAi）：是PTGS的典型形式，常由外源或内源双链RNA（dsRNA）诱导，经Dicer酶切割生成siRNA或miRNA，通过序列互补识别并降解目标mRNA。

   • DNA甲基化：加在启动子区域的胞嘧啶残基，阻碍转录因子结合，常见于植物和动物细胞中。

   • 组蛋白修饰：如H3K9甲基化等促使染色质紧缩，使基因不易被转录。

3. 生物学意义

   • 抑制病毒入侵（如植物中通过RNAi防御病毒RNA）。

   • 调控基因剂量和平衡表达（如哺乳动物X染色体失活）。

   • 维持基因组稳定性（抑制转座子活动）。

   • 调节发育过程和细胞分化。

4. 应用

   • 基因功能研究（如RNAi技术用于敲低特定基因）。

   • 农业育种（如改良抗病作物）。

   • 医疗治疗（如siRNA用于肿瘤、病毒感染等疾病的靶向治疗）。