《RNA沉默信号在细胞间和系统内的传输1.docxVIP

RNA沉默信号在细胞间和系统内的传输大多真核生物中，双链RNA被加工成小RNA，这些小RNA可以有效的调节基因的表达。这种基因沉默被认为是RNA沉默或者是RNA干扰，在植物和线虫中，它们与一种移动信号有关，这种移动信号可以在细胞与细胞之间移动，也可以长距离的传播。一个特有的序列，它有关于系统RNA沉默的特性表明核酸是这种信号复合体的组成部分。最近做的工作已经弄清楚了，移动RNA的种类，与它们产生相关的基因，还有这种信号的传播。这些观点谈论了系统RNAi的进步，目前面临的挑战和这个快速发展的领域所存在的问题。 多细胞生物的抗病性和对逆境的反应依赖局部和系统的多种信号分子的传导完成的，这些信号分子包括激素，转录因子和其它的大分子物质。直到近几十年，RNA被认为不参与这些信号传播途径因为人们怀疑它会被细胞内的核酸酶所降解。人们发现了一些特例，移动RNA与没有外壳的类病毒或时RNA病毒有关，但是这只能说明一点，就是病原体的RNA能说明内源基因是如何被调控的。 然而，移动基因假说遵循了这个发现，转基因引发一个有效的沉默信号在植物体内从一个细胞传到另一个细胞并进行远距离传导。这个信号不能直接被检测到，但是由于这种影响是依赖于核酸序列的，就好像是转基因和它的靶标一样的关系，那似乎将会涉及到RNA。在秀丽隐杆线虫中，人们发现，注入双链RNA后会引起局部和系统的RNA沉默，这也说明移动RNA的调节功能是很强的。运用遗传学的，分子生物学的相关分析揭示了在植物，真菌，动物体内，RNA的沉默途径。dsRNA被Dicer酶或者是Dicer-like酶加工成小的双链RNA（20-30nt）。这些sRNA再与AGO蛋白结合并将他们按照碱基互补配对的原则与核酸结合。如果目标分子是RNA，那么它会通过RNA裂解，翻译抑制，或者是mRNA受到干扰导致转录后基因沉默。另外，在植物和酵母菌中，AGO-sRNA复合体可以直接修饰DNA或者组氨酸在转录控制基因沉默的过程中。 原则上，一个移动的RNA可以是长双链RNA的合成前体物，这个前体物是关于在重要的RNA沉默途径中的sRNA，或者是，双链的和单链的sRNA。在一些生物中，包括植物，酵母菌，昆虫，会有一些额外的RNA，因为在一些途径中，sRNA会产生次级sRNA产物，其中包括依赖RNA的RNA聚合酶（RDRs）。在植物中，一个长的次级dsRNA产物被分解成另一些次级sRNA产物，然而在秀丽隐杆线虫中，这些次级sRNA直接产生不需要Dicer酶的参与。这种RDRs具有放大RNA沉默效应的功能并且任何一个次级RNA都可以成为移动的RNA。在拟南芥和其它植物中，有多种AGO，DCL和RDR，有一种设想是它们有专门的RNA沉默途径。目前，在植物体内至少有4种不同类型的RNA沉默路径，包括不同类型的sRNA，这些sRNA涉及到miRNA和siRNA。这些路径包括miRNA，异染色相关的siRNA，反式作用的siRNA和病毒的siRNA。miRNA途径是利用DCL1将一个具有发夹结构的RNA裂解成有21nt的miRNA，这些miRNA在与AGO1结合，再转移到目标mRNA上，使之沉默。异染色体相关的siRNA途径是形成24nt的siRNA，这个siRNA是植物特有的POL IV基因的转录产物，POL IV是由RDR2组成的双链并且由DCL3切割处理的。这些hc-siRNA与AGO4，AGO6或者AGO9recruitchromatin modifiers and target transcripts generated by the plant-specific POL V to direct DNA methylation at cytosineresidues。tasiRNA途径是目的miRNA在RDR6和DCL4的联合作用下裂解成21siRNA。最后，植物拥有一个沉默途径来抑制入侵的病毒核酸。双链病毒RNA被DCL4和DCL2切成21-22nt的siRNA，这些siRNA可以降解病毒的RNA但是，信号的传递对于这些途径中的任何一个都不是特殊的，每一个miRNA，siRNA和tasiRNA途径与移动RNA沉默相关。这儿，我们讨论近期关于在植物上做的工作已经鉴定出了RNA与沉默信号有关，并且我们在植物中比较这个过程也在努力朝着理解移动RNA如何在秀丽隐杆线虫体内作用的方向去发展。RNA沉默信号的局部传导在植物体和秀丽隐杆线虫，沉默信号首先移动到邻近的细胞中。例如，沉默信号在生物体内传播就导致各种细胞中的目的基因被沉默。在植物体内，信号在整个系统中的运动涉及到维管束系统，包括韧皮部和木质部，一旦信号到达目的细胞，它便可以运动到相邻的细胞。首先，我们把局部运动看做是信号在相邻的细胞之间传播。接下来，我们描述信号的系