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植物小分子RNA功能深入探索

核心提示:来自中国农业科学研究院,北京生命科学研究所的研究人员发表了题为“Roles of DICER-LIKE and ARGONAUTE proteins in TAS-derived siRNAs triggered DNA methylation”的文章,发现了一种特殊的小分子:反式作用干扰小RNA(ta-siRNAs)在mRNA和染色质水平上的新作用途径,这将有助于植物小分子RNA功能的深入探索,相关成果公布在Plant Physiology杂志上。

  【中国生物产业网www.cnbioindustry.cn】2012年8月9日讯  来自中国农业科学研究院,北京生命科学研究所的研究人员发表了题为“Roles of DICER-LIKE and ARGONAUTE proteins in TAS-derived siRNAs triggered DNA methylation”的文章,发现了一种特殊的小分子:反式作用干扰小RNA(ta-siRNAs)在mRNA和染色质水平上的新作用途径,这将有助于植物小分子RNA功能的深入探索,相关成果公布在Plant Physiology杂志上。

  这项研究由北京生命科学研究所戚益军研究组完成,第一作者为中国农业科学研究院武亮博士,戚益军研究员(专访戚益军:只有积累才能使偶然成为可能 )早年毕业于南京农业大学植物病理学系,之后曾在美国俄亥俄州立大学,以及冷泉港实验室进行博士后研究,其研究组综合遗传学,分子生物学和生物化学的方法,以拟南芥和衣藻为模式生物,研究中RNAi的作用机理和功能,戚益军研究员入选了刚刚公布的2012杰青基金资助申请人名单。

  siRNA与miRNA不同,虽然也是一种小RNA分子(21-25核苷酸),但却是是RNAi途径中的中间产物,是RNAi发挥效应所必需的因子。siRNA是由Dicer(RNAase Ⅲ家族中对双链RNA具有特异性的酶)加工而成。

  SiRNA是siRISC的主要成员,激发与之互补的目标mRNA的沉默。siRNA在RNA沉默通道中起中心作用,是对特定信使RNA(mRNA)进行降解的指导要素。

  反式作用干扰小RNA(ta-siRNAs)是一类植物特有的小RNAs,能被miRNAs介导的TAS基因转录剪切诱导产生,之前的研究发现ta-siRNAs是通过一系列活性过程由miRNA所介导产生,而且不产生扩增效应。

  在这篇文章中,研究人员在模式植物拟南芥中发现反式作用干扰小RNA生成位点上的一种高胞嘧啶DNA甲基化状态,这个过程包含有RDR6,SGS3,以及PolV的参与。

  而且更重要的是,研究人员发现其中DCL1是TAS3位点DNA甲基化唯一需要的一种DCL蛋白,而所有四种DCLs在TAS1位点甲基化处都具有复合功能,这说明了DCL1在TAS基因转录过程中扮演了一种之前未知的角色,并且研究人员还证明了TAS siRNA导向的DNA甲基化需要的是AGO4/6复合物,而不是AGO1.

  这些研究发现指出了一种新型的mRNA和染色质水平上的ta-siRNAs途径。

  DNA甲基化作为一种高等生物中保守的表观遗传修饰,在维持基因组稳定性,调控基因表达和介导转基因沉默等生物过程中起着非常重要的作用。RNA介导的DNA甲基化(RdDM)是植物从头建立DNA甲基化的重要途径。

  在该通路中, siRNA从转座子等重复DNA序列区域产生(这些siRNA被称为heterochromatic siRNA, hc-siRNA),并与ARGONAUTE4(AGO4)蛋白结合形成效应复合体。

  AGO4/siRNA复合体可进一步招募DNA甲基转移酶DRM2等组分,特异性地识别同源DNA序列并介导甲基化修饰。由于hc-siRNA的产生和最终功能行使都在细胞核中进行,之前人们普遍认为RdDM通路是一个完全发生在细胞核中的过程。

  之前戚益军研究组就曾发表文章,揭示了RdDM通路中AGO4/siRNA效应复合体在细胞质内组装的重要步骤,推翻了以前人们认为的RdDM通路完全在细胞核内进行的成见。

  研究表明,细胞选择性地转运成熟的AGO4/siRNA复合体进入细胞核,很可能是RdDM通路进入效应阶段之前的一个关键调控点。

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实习编辑:Cassie

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