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shRNA比siRNA的优势包括能够使用病毒载体进行转染,克服了某些类型的细胞不能转染的难题,能选择使用诱导型启动子控制shRNA表达,能够与报告基因共表达。此外,它们能减少脱靶效应(在下面进一步讨论)。
一般方案设计siRNA和shRNA许多实验室已发表了用于转染的长双链RNA的合成方案。但是,每种方法的效力是依赖于整个系统的。此外,长双链RNA会激活先天免疫反应,导致细胞死亡。影响shRNA活性的因素,包括环结构,发夹结构热力学性质,二级结构以及周围序列。siRNA和shRNA之间进行选择时,要考虑的一个重要因素是实验时间的长短。siRNA在细胞中瞬时表达的,而shRNA可以通过病毒介导的转导保持稳定。
siRNA/shRNA设计指导在主要RNAi产品制造商那里都能获得
- 19-29个核苷酸的siRNA序列通常是最有效的。长于30个核苷酸可导致非特异性沉默。
- 识别的理想位点包括靶mRNA序列中的AA二核苷酸区和3\'端19个核苷酸的位点。通常情况下,siRNA与3’端为dUdU或者dTdT的游离碱基的mRNA结合效率更高。较新的数据表明,其他种类的二核苷酸也可保持活性,但siRNA能够被核糖核酸酶在单链的G残基处裂解,因此应避免GG结构。
- 由于mRNA往往高度折叠并于调控蛋白结合的,应该要在不同位点选择至少2-4个靶序列。避免设计含有4-6个poly(T)的序列,因为它会作为RNA合成酶III的终止信号。
- 检查以确保您的siRNA序列与其他编码序列没有同源性。
- 序列中的G/C含量应该在35-55%之间。
ThermoScientific | siDESIGN | 方便使用的siRNA设计工具。允许选择siRNA识别的区域(5’或3’UTR或ORF区),G/C百分比,可通过BLAST搜索序列。 | 链接 |
Naitoetal. | siDirect | 根据核苷酸序列识别目标,提供了序列内的位置,可供选择双链的熔解温度,脱靶序列的不匹配的最小数目。 | 链接 |
Invitrogen | BLOCK-ITRNAiDesigner | 在核算序列内识别siRNA,shRNA和miRNA目标。也可将siRNA序列转化为shRNA序列。 | 链接 |
InvivoGen | siRNAWizard | 可搜索一段编码序列作为siRNA序列,可根据您的siRNA序列设计加扰序列和发夹插入。 | 链接 |
IDT | shRNA设计工具 | shRNA设计工具能允许您在四个环序列中选择或者输入一段定制序列,也可以指定5’端和3‘端的酶切位点。 | 链接 |
GeneLink | shRNA设计工具 | shRNA设计工具能允许您在三个环序列中选择或者输入一段定制序列,也可以指定5’端和3‘端的酶切位点,设计GC含量和长度。 | 链接 |
shRNA应包含正义和反义序列(每个为19-21个核苷酸的长度)由环结构分隔,以及5\'端AAAA的游离片段。设计环结构时,Ambion的科学家和其他人建议使用9nt的空白间隔(TTCAAGAGA),而Invivogen在某些载体中采用了长度为7nt的环(TCAAGAG),这可根据您的系统变化。3〜9个核苷酸长度的环序列被证明是有效的。此外,当创建shRNA盒时,正义链首先合成,然后是间隔序列,最后是反义链。shRNA结构中5\'端游离应避免,因为它们可能会导致shRNA的沉默。除了手动设计siRNA或shRNA,也有一些设计程序可供使用。他们中有几个包含在表二中了。此外,多个公司提供预制的siRNA和shRNA序列(代表性例子见表三)。
多数shRNA通过载体转录而来。表达最常见的是由聚合酶IIIU6启动子驱动,它驱动高水平的组成型表达,或由较弱的H1启动子驱动。与siRNA系统相比,shRNA的一个主要优点是,shRNA可设计为诱导性的。有商品化的四环素-开和四环素-关诱导系统,以及结构含有改良的U6启动子由昆虫蜕皮类固醇性激素蜕皮激素诱导。一个Cre-Lox重组系统已被用来实现小鼠体内的可控制表达。也有合成的shRNA可用,它不像病毒载体递送分子,可以通过如上所述的siRNA分子一样,能够通过化学修饰影响其活性和稳定性。
TheBroadInstitute(可通过Sigma-Aldrich和Thermo-FisherScientific进入) | RNAi联营(TRC) | 通过公共-私人的努力,目的是创造一个经验证的shRNA文库和可用于确定人和小鼠基因功能的关联工具 | 链接链接到RNAi联营shRNA文库:链接 |
Sigma-Aldrich | 功能基因组&RNAi(与TRC协同) | 提供细菌甘油存储、质粒DNA和慢病毒形式的TRCshRNA | 链接 |
Thermo-FisherScientific | SMARTchoice,GIPZ,TRIPZInducible,和TRC慢病毒shRNA选项 | 提供细菌甘油存储和慢病毒形式的TRCshRNA。 | 链接 |
为确保RNA干扰(RNAi)处理后观察到的效应是基因沉默的结果,而不是仅仅因为引入的siRNA/shRNA,或由于RNA干扰途径激活造成的,很重要的一点在于设置相应的对照组(表三)。两种最常见的对照是加扰对照(ScrambledControl)和非识别对照(Non-targetingControl)。加扰对照正像它听起来的那样,包含获取siRNA或shRNA序列然后随机重新排列其核苷酸序列。非识别对照,在另一方面,也是一个siRNA/shRNA序列,它被设计成不能锚定靶生物的任何已知的基因。这些对照激活了RNAi机制,使得导入的双链RNA对基因表达有基本的影响。然而,应该指出的是,即使是非识别siRNA对照也会诱导细胞内的应激反应。虽然这两种类型的对照序列都将被纳入Dicer并激活RNAi途径,但加扰对照可能会针对一个预料不到的mRNA。因此,在设计加扰对照序列的时候要特别小心,以确保遵循上述原则,且不会锚定其他的mRNA序列。
对于shRNA,另一个重要的对照包括空载体对照,它不包含任何shRNA插入,却能保证转染/转导对基因表达的影响以及细胞的反应。最后,未经处理的细胞(无转染或转导)可作为参照比较其他细胞。这能允许您确定特定的siRNA转运方法的细胞毒性。
Sigma-Aldrich | shRNA非识别对照 |
空载体对照 | |
ThermoScientific | shRNA阳性对照(识别eGFP) |
空载体对照 | |
Invitrogen | 加扰siRNA对照 |
肌动蛋白,GAPDH,或GFP阳性对照 |
确切的siRNA或shRNA转运方案取决于您正在使用的细胞类型,因为不同类型的细胞核酸摄取的敏感性不同,包括您是否利用siRNA或shRNA介导的沉默,以及您正在做的实验的时间长度。转染、电穿孔、以及某些病毒转运方法是瞬时的,而慢病毒或逆转录病毒转导可将shRNA稳定整合到细胞基因组中实现持续表达。
质粒DNA或双链RNA的转染或电转转染和电穿孔是其中最常见的核酸转运方式。转染涉及核酸与载体分子复合物的形成,使它们能够穿过细胞膜。质粒编码的siRNA,有时也有shRNA,通常使用这种方法进入到细胞。商品化的转染试剂可以购买或在实验室自己制备。
- 脂质转染。具有长疏水链头部带正电荷基团的阳离子脂质体与带负电荷的siRNA相互作用,在脂双分子层环绕siRNA,随后被细胞内吞。
- 基于阳离子聚合物的纳米粒子。
- 这可降低毒性,提高效率,并且能够转运修饰的siRNA。
- 脂质或细胞穿透肽(CPP)结合。这涉及到siRNA与疏水性基团(如胆固醇)或阳离子CCP(如转运蛋白或pentatratin)的结合,能够促进向靶细胞的转运。



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F:FaucetQueen、FinaBio
G:G&PBiosciences、Globe、GLOGERM、glycosynth
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K:Kerafast、KOAMTAC
L:LABBIO、LCLabs、LigaTrap、Lighthousedata、LPITALIANA、Lumafluor、LYTICSOLUTIONS
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N:NeuroProb、NextGene、nippongenetics、NORTHWESTANALYTICS、NovaBioAssays、NU-CHEKPREP
O:OrbitalBiosciences、OXITENO
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R:Riken、RANKIN、Ratiolab
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T:TSC、Toweropticalcorporation、TwistDx、TEKnova、Transposagen、Tribioscience、TriLink
U:Ultivue
X:ximbio
Z:Zymesci
特殊类别
细胞:Riken、JCRBCellBank、Kerafast、
软件:DocuSign、GraphPad、PyMOL、Craic、NextGene、Lighthousedata
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(此处以Amsbio为例,实际不同品牌不同产品类型所涉及流程稍有不同)
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