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是激活还是沉默?基因表达的新路径

来源:本站原创 2017-08-24 14:11



2017年8月24日/生物谷BIOON/DNA所编码的基因是所有生物包括从酵母到人类生存和繁衍所必需的基础,可是基因只占我们DNA的2%。实际上,基因组超过2/3的都是“自私自利”的,只顾自己复制,被称作“寄生基因”。它们广布在植物、真菌和动物的基因组中,它们可以从基因组中的一个位置跳换到另一个位置,虽然它们对于基因组的多样性变化很重要,但是它们也可能会引起致命突变或者是不育。就像细菌进化出CRISPR/Cas9系统来鉴定和清除病毒的DNA,避免病毒的DNA污染它们的基因一样,真核生物也进化出各种各样保护基因组和沉默这些“寄生基因”的策略。一些调节性的小RNA承担了许多这样的基因组保护的职责,根据这个机制我们也发展出了很多生物技术。


piRNA路径是维持动物基因组完整性的一条重要路径,这套系统会在生殖细胞中激活,并利用piRNA和Argonaut蛋白沉默“寄生基因”的转录。IMBA的Brennecke实验室一直在使用新一代测序技术在果蝇中研究以RNA为基础的自我监控机制,piRNA与沉默基因高度相似,所依存在“先有蛋还是先有鸡?”的困境:piRNA是怎么从它们所需要沉默的基因来的?在最近Brennecke实验室在《Nature》上发表的论文,他们不仅解决了这个难题,而且还阐述了一条全新的基因表达机制。


这条最新发现的途径中的核心蛋白叫做“Moonshiner”,这个蛋白与基本的转录因子相关,可以和Rhino蛋白相互作用,Rhino与“寄生基因”旳异染色质结合,Rhino招募Moonshiner到异染色质区,Moonshiner接着启动RNA聚合酶Ⅱ启动前复合物,催化转录的开始。因此,在需要沉默的区域,基因表达激活是通过包被在组蛋白的不同密码子实现的,而不是根据DNA序列。这项研究显示piRNA的转录与传统的基因基因激活不一样,“这条路径,是在piRNA产生也就是piRNA簇中激活的,让基因调控分为两种,一个是基因激活,另一是基因沉默。”这篇文章的一作Peter Andersen说。Moonshiner路径揭示了细胞是怎样利用异染色质进行转录的,“细胞进化出绕过传统的策略,目前这项研究不仅对了解有用基因和‘寄生基因’之间的军备赛有用,还让我们全方位了解基因表达的方式。”这篇文章的通讯作者Julius Brennecke说。(生物谷 Bioon.com)


参考文献:

Peter Refsing Andersen, Laszlo Tirian, Milica Vunjak, Julius Brennecke. A heterochromatin-dependent transcription machinery drives piRNA expression. Nature, 2017; DOI: 10.1038/nature23482

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