一、基因沉默實驗定義與核心概念
基因沉默指生物體內特定基因的表達被抑制或wan全關閉的現象，不依賴基因序列本身的改變，而是通過表觀遺傳或RNA層面的調控實現。其核心特征包括：
非破壞性：基因結構保持完整，外部機制阻斷其表達流程。
可逆性：沉默狀態可通過環境或細胞信號解除。
層級性：
轉錄水平沉默（TGS） ：抑制DNA到RNA的轉錄過程。
轉錄后水平沉默（PTGS） ：在RNA翻譯為蛋白質前降解mRNA。
實例：轉基因植物中引入的花色素基因因沉默而失效，導致花瓣呈白色而非預期深色。
二、基因沉默實驗分子機制分類
（一）轉錄水平沉默（Transcriptional Gene Silencing, TGS）
通過改變染色質結構阻斷基因轉錄：
DNA甲基化
機制：胞嘧啶添加甲基基團（-CH?），抑制轉錄因子結合。
調控酶：DNMT（DNA甲基轉移酶）催化甲基化。
組蛋白修飾
關鍵修飾：組蛋白H3的K9甲基化（H3K9me）、H3K27me3等標記促進異染色質形成。
效應：染色質高度濃縮，阻止RNA聚合酶訪問。
染色質重塑
復合物：SWI/SNF等重塑復合物改變核小體位置，物理性遮蔽基因。
（二）轉錄后水平沉默（Post-Transcriptional Gene Silencing, PTGS）
以RNA干擾（RNAi）為核心機制：
RNAi通路
觸發分子：雙鏈RNA（dsRNA）被Dicer酶切割為小RNA（siRNA/miRNA）。
效應復合物：RISC（RNA誘導沉默復合體）結合小RNA，靶向切割互補mRNA。
siRNA vs. miRNA
類型 來源 作用模式 功能 siRNA 外源病毒/轉基因 wan全互補，降解mRNA 抗病毒防御 miRNA 內源基因組編碼 部分互補，抑制翻譯 發育調控
生物學意義：RNAi是古老的免疫機制，防御病毒和轉座子入侵。
三、生物學意義與生理功能
（一）防御機制
抗病毒：植物通過PTGS降解病毒RNA，如番茄抗煙草花葉病毒。
抑制轉座子：沉默跳躍基因，維持基因組穩定性。
（二）發育與分化調控
胚胎發育：miRNA沉默特定基因，指導細胞命運（例：線蟲發育時序調控）。
X染色體失活：女性一條X染色體被沉默，依賴Xist RNA介導的異染色質化。
（三）疾病關聯
| 疾病類型 | 沉默機制 | 后果 | 實例 |
|---|---|---|---|
| 癌癥 | 抑癌基因（如p53）甲基化 | 細胞無限增殖 | 結直腸癌中MLH1基因沉默 |
| 神經退行疾病 | 致病蛋白基因RNAi失效 | 毒性蛋白累積 | Huntington病中突變HTT表達 |
| 自身免疫病 | 免疫調節基因異常沉默 | 免疫系統過度激活 | 紅斑狼瘡中CDKN1B沉默 |
