Tiểu luận Chức năng RNAi, sỉNA

Bài Tiểu Luận:Sinh Học Phân Tử. Chủ Đề: Thực hiện: ĐẶNG TRƯỜNG NUYỄN. THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH,Ngày 03 Tháng 06 Năm 2008. "Việc khám phá RNAi được đưa ra lần đầu tiên bằng những quan sát của sự ức chế phiên mã nhờ biểu hiện RNA đối khuôn trong thực vật chuyển gen. Các hiện tượng này được đề cập cụ thể trong một số báo cáo về những kết quả không mong muốn trong thí nghiệm tiến hành bởi các nhà thực vật học ở Mỹ và Hà Lan những năm 1990. Với mục đích là thay đổi màu hoa của petunia, các nhà khoa học đã đưa thêm vào một số bản sao của gen mã hoá tổng hợp chalcone, một enzyme chìa khoá cho sắc tố hoa petunia thông thường có màu hồng hoặc màu tím. Gen quá biểu hiện này đưa vào với mong muốn là làm đậm màu của hoa lên, nhưng thay vào đó hoa lại có màu nhạt hơn, một phần trắng hoặc trắng hoàn toàn. Điều này chứng tỏ hoạt động tổng hợp chalcone đã bị suy giảm phần nào; trên thực tế ở hoa có màu trắng cả gen chuyển vào và gen sắc tố trong đều bị kìm hãm...." "RNA interference (gọi tắt là RNAi) là một cơ chế điều hoà biểu hiện gen được hướng dẫn bởi RNA mà bằng cách này acid ribonucleic mạch kép ức chế biểu hiện của các gen bằng các trình tự nucleatid bổ sung.Được bảo tồn trong hầu hết các sinh vật eukaryote, con đường RNAi đã tiến hoá như một hình thức miễn dịch tự nhiên chống lại virus và cũng đóng vai trò quan trọng trong việc điều hoà sự phát triển và bảo tồn hệ gen.RNAi thường bị nhầm lẫn với sự ức chế mạch khuôn (antisense) của biểu hiện gen. Theo con đường RNAi, các đoạn RNA mạch đơn liên kết với mRNA một cách tự nhiên và phân huỷ phân tử mRNA đó, vì vậy nó sẽ khống chế quá trình dịch mã. Còn trong sự ức chế mạch khuôn, sự phân huỷ này chỉ xảy ra khi có mặt chất xúc tác...""Dicer là một ribonuclease thuộc họ Rnase III, đây là một multidomain protein, có khối lượng phân tử khoảng 200 kDa. Dicer có khả năng phân cắt các RNA mạch kép (double-stranded RNA - dsRNA) và tiền microRNA (miRNA) thành những đoạn RNA mạch kép ngắn gọi là siRNA (small interfering RNA) khoảng từ 20-25 nucleotide, thường có hai nucleotide thừa ở đầu 3’. Cấu trúc của Dicer bao gồm:- ATPase / RNA helicase domain- Conserved PAZ domain - phần giống với Argonaute ( một thành phần khác của cơ cấu làm im lặng ) : nhận dạng và liên kết với đầu thừa 3’ của dsRNA- Hai vùng RNase III xúc tác- Vùng gắn dsRNA đầu C kết thúc (dsRBD) RNAi kiểm soát côn trùng thuộc Coleoptera Côn trùng thuộc Coleoptera và Lepidoptera hiện được nghiên cứu về tính kháng của cây trồng nhờ protein BT sau khi thực hiện chuyển nạp gen. Một cách tiếp cận mới đối với việc kiểm soát này là sử dụng RNA can thiệp (RNAi) được các nhà khoa học của Monsanto ve Devgen N.V. thực hiện. Báo cáo khoa học được công bố trên tạp chí Nature Biotechnology. RNAi-làm im lặng những gen cần thiết của côn trùng gây hại cây trồng, làm chúng dừng hấp thu dinh dưỡng và làm chất ấu trùng. Các nhà khoa học này đã ứng dụng RNAi để kiểm soát côn trùng gây hại rễ bắp (ngô) (western corn rootworm = WCR) làm mô hình mẫu cho những nghiên cứu tiếp theo. Phân tử RNA dây kép (dsRNA) với trình tự các cặp gốc, bổ sung cho các gen ATPase và tubulin (cytoskeletal component). Chúng thể hiện trong giống bắp biến đổi gen. Dùng kỹ thuật RNAI để tạo ra ngô có hàm lượng lysine cao hơn Lysine là một trong những axit amino có hạn chế nhất trong thực vật mà con người và vật nuôi tiêu dùng. Ở ngô và với các cây trồng người ta bổ sung lysine tổng hợp để làm tăng hàm lượng này. Một nhóm các nhà nghiên cứu từ hãng Monsanto cho biết họ có thể thu được ngô chuyển gien có hàm lượng lysine trong hạt cao hơn nhờ sử dụng RNA can thiệp (RNAi). Trong RNAi, biểu hiện kích thích hoạt động của gien, trong trường hợp này là một gien mã hóa enzim chịu trách nhiệm làm suy biến lysine bị ức chế nhờ đưa vào RNA chuỗi kép với đoạn bổ sung cho gien mong muốn. Nhóm nghiên cứu khẳng định rằng có gia tăng sự tích lũy lysine mà không cần phải bổ sung thêm ngoài. Nghiên cứu này cho thấy không giống như chọn tạo giống thông thường mà ở đó các đặc tính cải tiến thường có tính lặn và thiếu đặc trưng tế bào, phương pháp RNAi đem lại một công nghệ hữu ích hơn để giảm điều tiết kích hoạt gien nội sinh theo cách ưu việt hơn và có tính trội. Tương hợp giữa biểu hiện và im lặng trong sự điều hòa gene Trong vòng 10 năm trở lại đây kể từ sau khi các nhà sinh học phân tử khám phá ra cơ chế kiềm hãm sự biểu hiện gene đặc hiệu nào đó thông qua RNA – gọi là con đường gây nhiễu gene thông qua RNA (the RNA interference (RNAi) pathway) – việc nghiên cứu cơ chế và ứng dụng này ngày càng trở nên một vấn đề lý thú thu hút khá nhiều sự quan tâm của các nhà sinh học góp phần tạo nên cơn sốt "thế giới RNA – RNA World". Phức hợp gây sự im lặng gene thông qua RNA gọi tắt là RICS (RNA-induced silencing complex) chứa nhiều đọan RNA ngắn nhỏ mang chức năng gây nhiễu (siRNA - small interfering RNAs) mà chính trình tự các siRNA sẽ bắt cặp RNA thông tin (mRNA) đặc hiệu của một gene nào đó. Việc bắt cặp giữa siRNA và mRNA giống như việc đóng dấu ấn lên mRNA khiến cho phân tử mRNA sau đó sẽ bị "xử trảm" (phân hủy) và điều này cũng đồng nghĩa là mRNA không còn cơ hội dịch mã thành protein nữa. Cơ chế gây im lặng gene ở giai đọan sau phiên mã này, thực sự chỉ là một phần của tòan bộ cơ chế chưa giải đáp hết. Theo đó, sự hình thành mRNA có thể ngừng lại thông qua phức hệ siRNA thứ hai có tên là RITS (RNA-induced transcriptional silencing – phức hệ gây im lặng gene ở mức độ phiên mã). Sự vận chuyển của phân tử RNA trong mạch dẫn truyền Trong những năm vừa qua, người ta đã chứng minh phân tử RNA ngòai nhiệm vụ của một dây nền trong tổng hợp protein, nó còn có nhiệm vụ quan trọng trong cây là truyền tín hiệu với khỏang cách rất xa từ tế bào này sang tế bào khác một cách liên tục. Phân tử RNAs có chức năng phối hợp trong sinh lý cây trồng như dinh dưỡng khóang, hệ thống bảo vệ chống lại sự tác hại của pathogen và virus, hiện tượng im lặng của gen.  Chúng được tải đi trong mạch dẫn truyền (mô thực vật mang các dinh dưỡng hữu cơ, đặc biệt là đường sucrose). Một bài tổng quan được công bố trên tạp chí Experimental Botany đã tóm lược các chức năng ấy với những kiến thức mới về “phloem RNAs”. Phân tử RNAs được vận chuyển trong mạch dẫn truyền được biết dưới 3 dạng sau đây: (1) phân tử RNA nhỏ, không có mật mã, rất quan trọng trong điều khiển sự thể hiện của gen, chúng bao gồm siRNA (short interfering RNA) và RNA miRNA (micro RNA); (2) bộ genome RNA của những viruses được truyền đi trong suốt thời gian lây nhiễm;(3) mRNA của tế bào thể hiện trong những mô ở khỏang cách khá xa. RNAi sử dụng trong phân tích chức năng gen cây lúa mì RNA interference (RNAi) đã được sử dụng để phân tích chức năng gen trong cây mẫu của thế giới là Arabidopsis và genome cây lúa. Tuy nhiên, việc sử dụng chúng trong các loài đa bội thể vẫn còn đang ở những bước đi đầu tiên. Người ta thử áp dụng trên cây lúa mì đa bội vì cấu trúc phân tử đơn RNA có thể làm im lặng nhiều bản sao chép của các gen đồng dạng. Một tổng quan được đăng trên tạp chí Transgenic Research đã thảo luận khá sâu về sử dụng RNAi trong phân tích chức năng genome cây lúa mì. Hiện nay, phân tử RNAi  đã được sử dụng để xem xét một số gen mã hóa các yếu tố chuyển mã, enzyme cần thiết trong tổng hợp tinh bột và protein truyền tín hiệu cũng như protein dự trữ. Các giống lúa mì trì hoãn thời gian trỗ sẽ làm giảm hàm lượng amylase và làm chậm sự lão hóa đã được tạo ra thông qua phân tử RNAi. Sự đáp ứng của phân tử RNAi đã được tư liệu hóa trong nhiều mô và các giai đoạn phát triển. Một trong những hạn chế của phân tử RNAi trong lúa mì là các gen mục tiêu có những khu vực có tính chất bảo thủ và lập đoạn trong genome, làm cho cơ hội im lặng gen đối với những gen không mong muốn sẽ tăng cao Tạo hoa hồng xanh bằng kỹ thuật RNAi Vừa rồi hội nghị hoa hồng thế giới 2006 được tổ chức tại thành phố Osaka từ ngày 11-17/5/2006. Trong hội nghị ban tổ chức đưa ra triển lãm nhiều giống hoa hồng mới rất đẹp và ấn tượng. Tuy nhiên nổi trội nhất trong hội nghị lần này chính là hoa hồng xanh được tạo ra bằng kỹ thuật RNAi do sự hợp tác giữa các nhà khoa học của hai công ty Florigene và Suntory dưới sự trợ giúp về mắt kỹ thuật của Viện Khoa Học Kỹ Thuật Úc Châu (CSIRO). Hoa hồng xanh có thể được coi là chén thánh (Holy Grail) của những nhà lai tạo hoa hồng kể từ năm 1840. Khi đó hiệp hội làm vườn của Anh và Bỉ đã treo giải thưởng 500.000 francs cho người đầu tiên tạo được hoa hồng màu xanh. Các nhà di truyền học phân tử của công ty Florigene và Suntory đã đoạt được giải thưởng này, một giải thưởng đã từng làm nhụt chí biết bao nhà lai tạo hoa hồng truyền thống bằng cách kết hợp một ít yếu tố cũ, một ít yếu tố mới, một ít yếu tố vai mượn và cuối cùng là một ít yếu tố tạo ra màu xanh. Yếu tố tạo ra màu xanh trên hoa hồng chính là gen delphinidin mà các nhà di truyền của công ty Florigene đã clone từ loài hoa păng-xê (Viola x wittrockiana) để tổng hợp trực tiếp màu xanh trên cây hoa hồng. Yếu tố vai mượn chính là gen iris nhằm tạo ra enzyme DFR (the dihydroflavonol reductase), enzyme này sẽ hoàn thành chu trình phản ứng tổng hợp delphinidin trên hoa hồng. Yếu tố mới chính là một gen nhân tạo. Gen này được tạo ra bởi nhóm các nhà di truyền học của công ty Suntory bằng một kỹ thuật mới là RNA interference, viết tắt là RNAi. Kỹ thuật này được tư vấn bởi viện CSIRO nhằm mục đích tắt sự hoạt động của gen hình thành màu đỏ trong hoa hồng. Chính gen này đã đánh bại những nổ lực của nhóm nghiên cứu Florigene nhằm làm hoạt hóa chu trình delphinidin trong hoa hồng gần cả một thập kỷ nay. Chính vì thế mà các nhà khoa học của Suntory đã tạo ra một gen “câm lặng” để vượt qua sự khó khăn này bằng kỹ thuật RNAi. Kỹ thuật RNAi là một hướng rất mới trong nghiên cứu y sinh khoảng 25 năm trở lại đây. Đội ngũ nghiên cứu của TS. Peter Waterhouse ở Viện CSIRO, Canberra, Úc đã đi tiên phong trong việc sử dụng kỹ thuật RNAi cho việc khám phá và ứng dụng các chức năng của gen trong cây trồng. Mặc dù lúc đầu hình thái của hoa hồng có màu hoa cà nhạt nhưng nó là hoa hồng đầu tiên trên thế giới có khả năng di truyền tạo ra những hoa hồng xanh thực sự làm cầu nối cho việc hình thành phổ màu trên hoa hồng từ màu xanh tái chuyển sang màu xanh vùng Địa Trung Hải hay thậm chí là màu xanh nước biển. Như vậy có thể nói rằng đây là loài hoa mang tình thương mại đầu tiên trên thế giới được hình thành bằng kỹ thuật RNAi. Hoa hồng xanh của Florigene là sự báo trước một tương lai tươi sáng cho các nhà nhân giống cây trồng trong thế kỷ 21. Hoa hồng xanh được tạo ra như thế nào? Trong cây trồng có một loại phân tử được gọi là anthocyanin được coi là sắc tố chủ đạo trên hoa, trái và các mô tế bào khác. Thông thường các màu chính của hoa bắt nguồn từ anthocyanin với sự có mặt của một ít các chất carotenoid màu vàng. Ngoài ra anthocyanin dihydrokaempferol (DHK) lại là một enzyme chi phối cho cả 3 chu trình hình thành sắc tố trên cây trồng bao gồm: cyanidin, pelargonidin và delphinidin. Gen cyanidin mã hóa một enzyme làm thay đổi enzyme DHK nhằm hình thành chu trình cyanidin dẫn đến biểu hiện các màu đỏ, hồng hay màu tím hoa cà. Trong khi đó gen delphinidin không hiện diện trong cây hoa hồng sẽ mã hóa một enzyme khá tương đồng cho việc thay đổi enzyme DHK nhằm hình thành sự tổng hợp màu theo chu trình delphinidin. Một loại enzyme khác có tến gọi là dihydroflavinol reductase (DFR) sẽ hỗ trợ các màu chỉ chị trong cả ba chu trình trên (hình 1). Enzyme này rất quan trọng vì không có nó sẽ không thể tạo màu trên các cánh hoa. Chính vì vậy mà các đột biến gen DFR đều cho ra những hoa có màu trắng. Trong hoa hồng không có gen delphinidin để hình thành màu theo chu trình của nó. Chu trình delphinidin có thể hình thành màu đỏ hoặc xanh trên hoa dưới sự tác động của DRF và pH.
Hình 1: Sơ đồ chu trình tổng hợp anthocyanin chỉ ra vai trò của dihydrokaempferol và ba nhánh chu trình hình thành nên các màu khác nhau. Khung màu đỏ là chu trình delphinidin góp phần hình thành màu xanh trên hoa hồng. Nguồn hình từ công ty Florigene Trong suốt thế kỷ 20, các nhà lai tạo hoa hồng đã tạo ra một loạt màu hoa lạ như hoa hồng màu lilac hay hoa hồng xám được coi là bước đệm để tạo ra hoa hồng xanh. Tuy nhiên chúng là những biến thể hiếm từ chu trình cyanidin. Bơi vậy chúng ta có thể hiểu rằng tại sao việc lai tạo truyền thống không thể tạo ra hoa hồng xanh như mong muốn bởi vì hoa hồng về mặt di truyền không có gen để tạo ra chu trình delphinidin. Chính vì thế các nhà khoa học Florigene đã đi một bước rất dài bằng việc clone gen delphinidin từ loài hoa dã yến thảo vào năm 1991. Vào khoảng giữa thập niên 1990 các nhà khoa học đã có những kỹ thuật hoàn hảo cho việc lai tạo hoa hồng và tạo hoa từ các dòng tế bào nuôi cấy mô. Cũng trong khoảng thời này, công ty Florigene đã có giống hoa hồng đỏ thẩm đầu tiên được làm từ gen delphinidin có tên gọi là “Cardinal”. Việc kết hợp gen cyanidin và gen delphinidin đã tạo ra một giống hoa hồng màu đỏ tía rất ấn tượng. Dĩ nhiên nó không phải màu xanh nhưng về mặt kỹ thuật đó là một bước tiến rất lớn. Chính vì thế để tạo ra một bông hồng màu xanh, các nhà nghiên cứu Florigene cần một loại bông hồng trắng trong đó gene DFR đã bị bất hoạt. Các nhà nghiên cứu của công ty Florigene thường hay tư vấn với nhóm nghiên cứu của TS. Peter Waterhouse ở Viện CSIRO, Úc Châu. Vào năm 2001 TS.Waterhouse đã thảo luận việc sử dụng kỹ thuật RNAi nhằm ức chế một gen mong muốn để sau đó có thể thay thế bằng một gen khác. Do đó các nhà khoa học của công ty Florigene ngay lập tức nhận ra được lợi ích của việc dùng kỹ thuật RNAi nhằm ức chế hoạt động của gen DFR trong hoa hồng đỏ dẫn đến ức chế chu trình cyanidin và sau đó chuyển gen delphinidin với một gen DFR hoàn toàn mới nhằm hoàn chỉnh chu trình tổng hợp delphinidin trong hoa hồng. Cùng lúc đó các nhà nghiên cứu của công ty Suntory, Nhật Bản cũng có cùng ý tưởng bằng cách dùng kỹ thuật RNAi để ức chế gen DFR sau đó họ tạo dòng (clone) một gen delphinidin mới từ loài hoa păng-xê (pansy) và gen DFR từ hoa iris. Các gen DFR của hoa hồng và iris khá tương tự nhau và chia sẽ nhiều đoạn mã DNA nhưng kỹ thuật RNAi cũng rất tinh tế bởi vì nó có thể ức chế gen DFR của hoa hồng mà không ảnh hưởng đến gen DFR của hoa iris bằng việc tạo ra một cấu trúc ức chế gen có tác dụng tạo ra các phân tử dsRNA kẹp tóc (hairpin dsRNA) với trình tự tương đồng với gen DFR của hoa hồng. Vì thế để tạo ra bông hồng xanh, các nhà khoa học của Suntory đã áp dụng một bộ 3 gen. Một gen nhân tạo được dùng cho kỹ thuật RNAi nhằm ức chế gen DFR của hoa hồng làm cho hoa hồng không biểu hiện màu. Sau đó chuyển gen delphinidin từ loài hoa păng-xê và gen DFR từ loài hoa iris sẽ tạo ra hoa hồng có hàm lượng delphinidin rất cao trong cánh hoa (hình 2). Tuy nhiên cũng phải lưu ý một yếu tố ảnh hưởng đến màu xanh trên cánh hoa đó chính là độ pH tế bào và đó là một trong những lý do chính là tại sao các loài hoa có cùng chu trình anthocyanin nhưng lại có màu khác nhau. Khi nồng độ pH tế bào mang tính kiềm thì sắc tố của anthocyanin thường trở nên xanh hơn. pH của đất không ảnh hưởng hay ảnh hưởng rất ít đến pH tế bào cánh hoa. Nồng độ pH tế bào cánh hoa thường mang tính di truyền. Cánh hoa hồng thông thường có nồng độ pH khoảng 4.5 chính vì vậy để tạo ra các cánh hoa hồng có nồng độ pH thấp thì rất hạn chế. Vì vậy các nhà khoa học mới nghĩ đến kỹ thuật ức chế gen bằng kỹ thuật RNAi nhằm xác định những gen ảnh hưởng đến tính axít của cánh hoa hay điều chỉnh màu của cánh hoa theo những hướng khác.
Hình 2 : Quy trình hình thành bông hồng xanh với sự hỗ trợ của kỹ thuật RNAi. Nguồn hình từ CSIRO. Bông hồng xanh là một trong những sản phẩm được tạo ra từ việc ứng dụng kỹ thuật RNAi. Đây là một trong hàng loạt ứng dụng của RNAi trong nghiên cứu y sinh và là công cụ rất hữu ích cho việc tìm hiểu và khám phá các chức năng bí ẩn của các gen trong thời đại nghiên cứu hậu genome (post-genomic era). Giải Nobel Y học 2006

  TS. Andrew Z. Fire (trái, 1959) và TS. Craig C. Mello (1960). Nguồn: www.umassmed.edu và www.yorku.ca    Giải Nobel trong sinh lý học hay y học năm nay được trao cho Giáo sư Andrew Z.Fire, Đại học Stanford, California, Mỹ và Giáo sư Craig.C.Mello, Đại học y Massachusetts, Worcester, Mỹ. Họ nhận giải nobel cho công khám phá ra RNA mạch kép gây nên sự tăng cường hoạt động gene trong một kiểu tương đồng phụ thuộc, một quá trình có tên là can thiệp RNA (RNAi ). Khám phá của họ đã phát giác một cơ chế mới điều hòa gene, và cơ chế hóa sinh học liên quan giữ vai trò then chốt trong nhiều quá trình ngoại bào thiết yếu. Tổng hợp RNA mạch kép bên trong tế bào có thể giảm bớt hoặc thủ tiêu hoạt động gene bằng can thiệp RNA - như cơ chế. Hệ thống kiểm soát biểu hiện gene này đã chứng tỏ tầm quan trọng cho cả sự phát triển của một tổ chức lẫn chức năng sinh lý học của tế bào và mô. Hơn nữa, can thiệp RNA bảo vệ chống lại sự nhiễm virus RNA, đặc biệt ở thực vật và động vật có xương sống và bảo đảm ổn định hệ gene bằng cách giữ im lặng các nhân tố di động. Hiện nay, mạch kép RNA được sử dụng như một công cụ mạnh mẽ để thử nghiệm giải thích chức năng của bất kì gene thiết yếu nào trong tế bào. Sự khám phá ra can thiệp RNA vừa có một ảnh hưởng to lớn trong nghiên cứu y sinh học và hầu như sẽ lãnh đạo thuyết ứng dụng y học trong tương lai. Giới thiệuQuá trình biểu hiện gene là một nguyên tắc cơ bản quan trọng đối với mọi cơ thể sống. Hầu hết gene cư trú trên nhiễm sắc thể định vị trong nhân tế bào và tự biểu hiện thông qua hệ thống tổng hợp protein trong tế bào chất. Nguyên liệu di truyền đã được xác định như deoxyribonucleic acid (DNA) vào 1944 [1] và dạng xoắn kép tự nhiên của DNA được phát giác vào 1953 ( bởi Francis Cricks, Jame Watson và Maurice Wilkins - giải Nobel sinh lý học hay y học 1962 ). Cùng thời điểm, vấn đề chính nổi lên là bằng cách nào DNA trong nhân tế bào có thể chi phối tổng hợp protein trong tế bào chất. Điều đó đề xuất một nucleic acid khác (RNA), hoạt động như chất trung gian trong quá trình. Và vì thế thuyết trung tâm đã được phát biểu có hệ thống,ví dụ thuyết cho rằng thông tin di truyền được phiên mã từ DNA sang RNA và sau đó dịch mã từ RNA thành protein. RNA mang thông tin di truyền đầu tiên người ta tin là RNA trong ribosome. Do đó trong nhiều năm thuyết trên được phát biểu có hệ thống là "một gene - một ribosome - một protein ". Vào 1961, Francois Jacob và Jacques Monod đã miêu tả một phương thức điều hòa gene tưởng tượng, họ nhận giải Nobel trong sinh lý học hay y học 1965 cùng với Andre Lwoff. Trong phương thức của họ, họ đề xuất rằng gene được phiên mã thành một loại RNA chuyên biệt, RNA thông tin (mRNA ). Sau này,mRNA được chứng minh có đời sống ngắn, không phải RNA ribosome chỉ đạo sản tổng hợp protein. Rồi thì, Marshall Nirenberg và Gobind Khorana đã làm gián đoạn mã di truyền và đã có thể ấn định từ mã hóa (codon,bộ ba nucleotide ) thành hai mươi amino acid (họ nhận giải Nobel sinh lý học hay y học 1968 cùng với Robert Holley). Francis Cricks đã dự đoán rằng một phân tử RNA có thể hoạt động như một chất nhận giữa mRNA và amino acid, và một RNA bền, ngắn và ngay lập tức RNA vận chuyển (tRNA ) đã được xác định như một chất nhận đã được dự đoán trước .Trong nhiều năm, RNA thông tin được tin là chịu trách nhiệm cho trình tự nucleotide liên tục trên DNA. Bởi vậy một sự ngạc nhiên hoàn toàn khi Phillip Sharp và Richard Roberts trình bày vào 1977 rằng trình tự mRNA có thể được xây dựng không liên tục trong hệ gene (gene phân mảnh, giải Nobel 1993 ). Điều đó cho thấy rằng phân tử RNA dài (tiền RNA, RNA dị biệt trong nhân) được cắt nối thành nhiều RNA ngắn trưởng thành,Sharp và Roberts vì thế đề xuất rằng trình tự mRNA,exon,dường như được cắt ra ngoài từ sự phiên mã sơ cấp,và tách ra,trong khi trình tự ở giữa, intron, bị suy thoái. Điều đó trực tiếp cho thấy sự sắp xếp không liên tục của trình tự mRNA trên DNA có liên hệ quan trọng với tiến hóa. Cộng thêm vào đó,quá trình cắt nối RNA có thể khác nhau giữa các mRNA con cháu, và nhiều hơn một protein bắt nguồn từ phiên mã sơ cấp (lựa chọn cách thức cắt nối). Sự khám phá ra RNA có thể hoạt động như chất xúc tác đưa đến một triển vọng nhanh mới về vai trò của RNA (giải Nobel hóa học dành cho Sidney Alatman và Thomas Cech vào 1989). Đó là phát giác tức thời rằng RNA có thể xúc tác cho phản ứng tự nhân đôi và tổng hợp nên những phân tử RNA khác (ribozyme ), mở đầu cho luồng ý kiến cho rằng RNA là nguyên liệu di truyền đầu tiên trên trái đất. Một " thế giới " RNA được tin là tồn tại trước khi DNA đón nhận vai trò là nguyên liệu di truyền then chốt, và RNA chuyển đến giữ vai trò liên lạc giữa DNA và protein. Sự khám phá chất xúc tác RNA không những liên hệ mật thiết với tiến hóa mà còn đề xuất được RNA giữ vai trò hoạt động nhiều hơn trong biểu hiện gene đã nhận ra từ sớm. Đến bây giờ một thiết lập tốt là RNA ribosome xúc tác hình thành liên kết peptide trong dịch mã.Một số lớn phân tử RNA nhỏ làm việc qua liên kết với protein trong phức hợp Ribonucleoprotein (RNP). Có những protein không mã hóa ảnh hưởng tới phiên mã (ví dụ,ở người,snRNA 7SK bám vào nhân tố phiên mã), dịch mã (ví dụ, RNA SRP tại điểm nhận biết kết thúc dịch mã),tự nhân đôi (ví dụ, telomerase RNA) và cấu trúc nhiễm sắc thể (ví dụ,RNA XIST, nguyên nhân hội chứng bất hoạt nhiễm sắc thể X). Số khác điều hòa hoàn thiện RNA (ví dụ, RNA M1 trong RNAse P, snRNAs và snoRNAs) và phụ trách RNA (RNA chỉ đạo). Những hạt RNP khác nhau này bây giờ đang được mở rộng nghiên cứu để hiểu được những vai trò chuyên biệt của chúng trong tế bào.Vào những năm đầu thập niên 1980 đã phát giác ở Escherichia coli có những phân tử RNA nhỏ (dài khoảng 100 nucleotide) có thể bám vào một trình tự bổ trợ trên mRNA và kiềm chế dịch mã [2,3].Hiện nay khoảng 25 trường hợp điều hòa lệch - hoạt động RNA vô nghĩa được nhắc đến ở E.coli [4].Điều hòa dịch mã bởi RNA vô nghĩa cũng xảy ra ở sinh vật nhân chuẩn được chứng minh lần đầu vào 1993 khi gene chi phối sự phát triển của bộ phận sinh dục của tuyến trùng Caenorhabditis elegans được nghiên cứu [5,6].Trong nhiều năm, trường hợp dữ liệu hoàn hảo này của điều hòa phiên mã bổ nhiệm được lưu tâm như một điều bỏ ngõ. Cơ chế thu nhận được nhiều điều kèm theo khi một ví dụ thứ hai về một RNA điều hòa nhỏ được tìm thấy ở C.elegans [7], bởi vì trong trường hợp này thỉnh thoảng các trình tự cũng hiện diện trong nhiều loài khác.Tuy nhiên, tình thế thay đổi một cách mãnh liệt khi một số lớn phân tử RNA nhỏ,goi là microRNA ( miRNA ),được phát giác vào 2001 [8-10].Trước khi khám phá ra can thiệp RNA ,một hiện tượng được gọi là gene ( hay RNA ) im lặng đã được liệt kê ở thực vật.Điều đáng chú ý là những thử nghiệm hồi 1990 có một dòng gene hợp nhất vào hệ gene (một gene vận chuyển) có thể không những giảm bớt hay kích thích hoạt động gene mà còn có thể kiềm chế biểu hiện của các trình tự tương đồng, một hiện tượng gọi là tương đồng phụ thuộc gene im lặng. Kiềm chế hoạt động gene có thể giữ chân mức độ phiên mã (phiên mã gene im lặng,TGS) [11-13], hoặc mức độ phiên mã bổ nhiệm (phiên mã bổ nhiệm gene im lặng, PTGS) [14-18].Một PTGS - như quá trình gọi là chế ngự cũng đã thiết lập ở nấm Neurospora crassa [19]. Phân tích sự nhiễm virus ở thực vật đem lại cái nhìn thấu đáo về cơ chê của PTGS [20-21].Tuy nhiên, mặc dù rõ ràng rằng RNA giữ vai trò then chốt trong gene im lặng, hiện tượng vẫn còn bí ẩn cho đến lúc khám phá can thiệp RNA cung cấp lời giải thích ngoài tầm mong đợi với nhiều hệ quả thâm thúy.Sự khám phá can thiệp RNAAndrew Fire và Craig Mello đã công bố nghiên cứu hé lộ về cơ chế can thiệp RNA trên Nature vào năm 1998 [22]. Nó được biết sớm hơn với tên gọi RNA vô nghĩa [23 ], nhưng rõ ràng RNA có nghĩa [24] cũng có thể là gene im lặng,kết quả thu thập trái ngược với phương thức thông thường nhất. Tuy vây,nhờ có sự thật là cả RNA có nghĩa lẫn RNA vô nghĩa có thể là nguyên nhân của sự im lặng, Mello đã chứng tỏ rằng cơ chế không thể chỉ sự bắt cặp giữa RNA im lặng với mRNA,và ông ấy đặt ra thuật ngữ can thiệp RNA cho cái cơ chế chưa biết[25].Trên tạp chí Nature, Fire va Mello đã thử nghiệm kiểu hình ảnh hưởng của việc tiêm RNA vào bộ phân sinh dục của C.elegan.Họ thiết lập một RNA có nghĩa/vô nghĩa, nhưng cả RNA có nghĩa hay vô nghĩa đứng tách riêng ra, bởi vì họ đã dự đoán kiểu hình (Hình1).Hơn nữa chỉ tiêm mạch kép RNA (dsRNA) dẫn tới một hiệu ứng thua lỗ của mRNA đích. Fire và Mello đã diễn tả một loạt những kết quả không quá phức tạp mà dự đoán trước được trong nhiên cứu. Những kết quả chính có thể tóm tắt như sau:Đầu tiên,i m lặng là hiệu ứng gây nên bởi sự tiêm mạch kép RNA, hơi hơi hay không phải tất cả RNA mạch đơn.Thứ hai, im lặng đặc trưng cho một mRNA tương đồng với RNA mạch kép, các mRNA khác không ảnh huởng gì.Thứ ba, RNA mạch kép chịu trách nhiệm cho trình tự mRNA trưởng thành; cả intron lẫn trình tự đoạn khởi động là phản ứng đáp ứng. Điều này biểu thị một sự phiên mã bổ nhiệm, coi như là cơ chế của tế bào chất.Thứ tư, mRNA đích xuất hiện đề xuất cho rằng nó bị suy thoái.Thứ năm, chỉ vài phân tử mạch kép RNA trên một tế bào là vừa đủ hoàn tất sự im lặng