來自中國農業科學研究院,北京生命科學研究所的研究人員發表了題為“RolesofDICER-LIKEandARGONAUTEproteinsinTAS-derivedsiRNAstriggeredDNAmethylation”的文章 , 發現了一種特殊的小分子:反式作用干擾小RNA(ta-siRNAs)在mRNA和染色質水平上的新作用途徑,這將有助于植物小分子RNA功能的深入探索,相關成果公布在PlantPhysiology雜志上 。
這項研究由北京生命科學研究所戚益軍研究組完成,第一作者為中國農業科學研究院武亮博士 。戚益軍研究員早年畢業于南京農業大學植物病理學系,之后曾在美國俄亥俄州立大學,以及冷泉港實驗室進行博士后研究,其研究組綜合遺傳學 , 分子生物學和生物化學的方法,以擬南芥和衣藻為模式生物,研究中RNAi的作用機理和功能,戚益軍研究員入選了剛剛公布的2012杰青基金資助申請人名單 。
siRNA與miRNA不同 , 雖然也是一種小RNA分子(21-25核苷酸),但卻是RNAi途徑中的中間產物,是RNAi發揮效應所必需的因子 。siRNA是由Dicer(RNAaseⅢ家族中對雙鏈RNA具有特異性的酶)加工而成 。SiRNA是siRISC的主要成員,激發與之互補的目標mRNA的沉默 。siRNA在RNA沉默通道中起中心作用 , 是對特定信使RNA(mRNA)進行降解的指導要素 。
反式作用干擾小RNA(ta-siRNAs)是一類植物特有的小RNAs,能被miRNAs介導的TAS基因轉錄剪切誘導產生,之前的研究發現ta-siRNAs是通過一系列活性過程由miRNA所介導產生,而且不產生擴增效應 。
在這篇文章中,研究人員在模式植物擬南芥中發現反式作用干擾小RNA生成位點上的一種高胞嘧啶DNA甲基化狀態,這個過程包含有RDR6,SGS3,以及PolV的參與 。
而且更重要的是 , 研究人員發現其中DCL1是TAS3位點DNA甲基化唯一需要的一種DCL蛋白,而所有四種DCLs在TAS1位點甲基化處都具有復合功能 , 這說明了DCL1在TAS基因轉錄過程中扮演了一種之前未知的角色,并且研究人員還證明了TASsiRNA導向的DNA甲基化需要的是AGO4/6復合物,而不是AGO1.
這些研究發現指出了一種新型的mRNA和染色質水平上的ta-siRNAs途徑 。
DNA甲基化作為一種高等生物中保守的表觀遺傳修飾,在維持基因組穩定性,調控基因表達和介導轉基因沉默等生物過程中起著非常重要的作用 。RNA介導的DNA甲基化(RdDM)是植物從頭建立DNA甲基化的重要途徑 。在該通路中,siRNA從轉座子等重復DNA序列區域產生(這些siRNA被稱為heterochromaticsiRNA,hc-siRNA) , 并與ARGONAUTE4(AGO4)蛋白結合形成效應復合體 。
AGO4/siRNA復合體可進一步招募DNA甲基轉移酶DRM2等組分 , 特異性地識別同源DNA序列并介導甲基化修飾 。由于hc-siRNA的產生和最終功能行使都在細胞核中進行,之前人們普遍認為RdDM通路是一個完全發生在細胞核中的過程 。
【小分子RNA研究新發現】之前戚益軍研究組就曾發表文章,揭示了RdDM通路中AGO4/siRNA效應復合體在細胞質內組裝的重要步驟,推翻了以前人們認為的RdDM通路完全在細胞核內進行的成見 。研究表明,細胞選擇性地轉運成熟的AGO4/siRNA復合體進入細胞核,很可能是RdDM通路進入效應階段之前的一個關鍵調控點 。
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