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转录后基因沉默

Post-transcriptionalGeneSilencing,PTGS。转录后基因沉默(PTGS)是近10年发现的一种生物(特别是真核生物)细胞抵抗外来核酸入侵及保持生物自身基因组完整性的防御机制,特别是与生物的病毒抗性密切相关.PTGS最初在植物内发现,近几年又分别在真菌、动物等生物细胞内发现.经过10年的研究,我们对PTGS的机制和特点有了相当的了解.这不但对深入地了解基因的表达调控机制意义重大,而且还可为人们如何调控和利用PTGS奠定了基础.

[1] 转录后基因沉默

研究结果发现有大量的转基因植株不能正常表达,通常这并不是由于转基因的缺失或突变引起的,而是基因失活的结果.这种失活的现象称为基因沉默。部分的植物中的基因沉默是在转录后发生的,称为转录后基因沉默。

RNA 干扰和转录后基因沉默特异性扩增的可能方式

从遗传分析看, 通过特异性扩增dsRNA 可以提高RNA i介导基因沉默的效率。 最近在线虫的研究中发现, siRNA 可能是合成 dsRNA 的特殊引物, 在RNA 依赖RNA 聚合酶(RdRP)作用下, 以靶mRNA 为模板合成dsRNA 。新生成的dsRNA 在D icer 酶的作用下, 裂解产生新的siRNA , 新生成的siRNA 又可进入上述循环。 大量集中的siRNA 可以形成R ISC复合物, 这样可以提高mRNA 降解的效率。 在这种RNA i过程中, 对靶mRNA 的特异性扩增有助于增强RNA i的特异性基因监视功能, 每个细胞只需少量的dsRNA 就能完全关闭相应基因的表达。由于siRNA 合成的产物和靶mRNA 裂解物极有可能在胞液中, 因而线虫中依靠RdRP 进行特异性扩增步骤, 可以推测是发生在细胞质中(图1) , 当外源注射dsRNA式转基因时, 引起RNA i则需要RDE21 和RDE24, 但对于较短的反义RNA s 介导的基因沉默则不需要RDE21 和RDE24。通过对网柱原虫(D icty ostelium )的研究又发现, RNA i过程中需要一种类似RdRP 作用的类似RRPA。RRPA 是具有含N 2末端的RNA 解旋酶结构(在其他生物RdRP s 中还没发现这种具有解旋酶活性的结构)。 但令人奇怪的是, 线虫中的D icer酶也具有与RRPA 非常类似的解旋酶的结构域, 这可以说明网柱原虫的D icer 酶与RRPA 中的这种具有RNA 解旋酶活性结构域可以发生交换。倘若这一点被证实, 则由D icer 酶与RdRP 共同作用产生 dsRNA 引发RNA i, 则就可以直接由D icer 酶作用, 从而更容易快速地获得dsRNA。类似RdRP s 活性的酶的作用机制还有待进一步证实。当弄清线虫体内RRF23 (可能的RdRP)作用机制后, 有望得到证实。RRF3 在线虫某些组织中可以增强RNA i敏感性, 因而RRF3可作为RNA i反应的负面调节物。


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