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新型核周转录沉默机制

核心提示:来自美国麻省大学医学院,英国牛津大学等处的研究人员发现DEAD-box家族蛋白中两个成员:UAP56和Vasa在piRNA生成和功能行使过程中扮演了重要角色,并指出了一种新型核周转录沉默机制。相关成果公布在Cell杂志上。

  【中国生物产业网www.cnbioindustry.cn】2012年11月19日讯  来自美国麻省大学医学院,英国牛津大学等处的研究人员发现DEAD-box家族蛋白中两个成员:UAP56和Vasa在piRNA生成和功能行使过程中扮演了重要角色,并指出了一种新型核周转录沉默机制。相关成果公布在Cell杂志上。

  文章的通讯作者分别是麻省大学医学院生物信息学和整合生物学部的翁志萍(Zhiping Weng)教授,以及细胞及发育动态部的 William E. Theurkauf教授。翁志萍早年毕业于中国科技大学,1997年获得美国波士顿大学医学工程博士学位,翁志萍博士在2003 年,她毕业六年以后,获聘麻省大学医学院终身副教授,她由博士毕业到成为终身副教授所花费的时间要远远少于平均值。当时,她也以32岁的年龄成为波士顿大学历史上最年轻的具有终身职称的教授之一。

  基因组完整性对于生物体和物的维持均至关重要。而基因组中大量存在的转座子等DNA移动元件则有可能对生物体遗传完整性和稳定性造成巨大的威胁而引发基因组突变。尽管有研究表明生物体通常会利用称为Piwi互作RNAs(piRNAs) 的特异性小RNA分子引导蛋白质去沉默基因组中的转座子,然而到现在为止科学家对于这一关键性的生物系统对应侵入新转座子的机制还并不是很清楚。

  去年翁教授与Theurkauf教授曾发表Cell文章,揭示了基因组保护自身免受DNA寄生序列入侵的分子机制,他们利用包含新一代测序技术的跨学科方法,获得了不育的杂交果蝇在不同的发育阶段的全基因组序列。

  研究人员发现一个ATP依赖的RNA解旋酶家族:DEAD-box家族蛋白参与RNA的各种代谢过程如RNA二级结构变换,转录起始,线粒体RNA剪接,核糖体和剪接体装配、mRNA降解以及维持mRNA的稳定性等,其中UAP56涉及了mRNA剪接以及输入,而另外一种DEAD-box蛋白:Vasa则在piRNA生成,定位,与PIWI蛋白Ago3和Aub的结合密切相关。

  在最新这篇文章中,研究人员发现UAP56定位在piRNA基因簇上,并在基因簇转录过程中扮演了重要角色,为了验证这一观点,研究人员又进行了uap56突变研究,发现这种突变会阻碍基因簇定位,干扰转座子沉默机制。

  并且Vasa也参与到了这个过程中——研究人员发现基因组转录子即能与Vasa免疫共沉,也能与UAP56发生作用,因此,研究人员认为这两者均是piRNA生成过程中,跨越核膜的关键作用因子,对于piRNA的功能行使具有重要意义。

  此前这一研究组还曾对不育的杂交果蝇在不同的发育阶段的全基因组序列进行分析,发现在这些杂交果蝇的后代中,新转座子激发了一个破坏全部piRNA机制的反应。不仅新导入的转座子在基因组中跳跃导致了所预期的问题,果蝇基因组中的120多个转座子中的大多也变得活跃起来。

  当这些杂交果蝇长大时,新转座子和所有存在的固有转座子均被关闭,生育能力得以恢复。就P因子而言,结果是果蝇学会了处理从父本遗传的 piRNA转录物,并将他们转变为成熟的 piRNAs 来沉默这种转座子。与之相反的是,固有转座子跳跃到了piRNA 基因簇中,通过改变其结构,生成新的 piRNAs来沉默固有元件。

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编辑:Cassie.D

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