小RNA與新合成的轉(zhuǎn)錄物相互作用以沉默染色質(zhì)
FMI的Yukiko Shimada,F(xiàn)abio Mohn和MarcBühler闡明了小RNA介導(dǎo)的染色質(zhì)沉默的重要機制細節(jié)。他們在裂殖酵母中發(fā)現(xiàn)RNA誘導(dǎo)的沉默復(fù)合物(RISC)中的小RNA與新生轉(zhuǎn)錄物相互作用而不是與互補DNA相互作用以誘導(dǎo)異染色質(zhì)形成。此外,轉(zhuǎn)錄率和轉(zhuǎn)錄物處理都對沉默過程有影響。
關(guān)于小RNA以及它們?nèi)绾握{(diào)節(jié)染色質(zhì)狀態(tài)和轉(zhuǎn)錄基因沉默已經(jīng)有很多了解。然而,一個重要的機制方面是不可能研究的:攜帶小RNA的蛋白質(zhì)復(fù)合物如何與染色質(zhì)相互作用以沉默基因。它是通過小RNA與DNA的相互作用嗎?它是通過小RNA與新形成的轉(zhuǎn)錄本的相互作用嗎?還是有其他因素涉及?
弗里德里希·米歇爾生物醫(yī)學(xué)研究所(FMI)高級組長MarcBühler評論道:“這是一個讓我困惑十多年的根本問題”,但我們從未有過適當(dāng)?shù)墓ぞ邅斫鉀Q這個問題。
當(dāng)他的小組實驗室經(jīng)理Yukiko Shimada意識到缺乏功能性RNA聚合酶相關(guān)因子1復(fù)合物(Paf1C)的裂殖酵母突變體使他們能夠正確地解決這個問題時,布勒非常激動。
在隨后的項目中,最近在Genes and Development中發(fā)表,Shimada表明轉(zhuǎn)錄超過一定的閾值是RNA指導(dǎo)的異染色質(zhì)形成所必需的。一系列優(yōu)雅的實驗表明,RNA誘導(dǎo)的沉默復(fù)合物(RISC)中含有Argonaute的小RNA必須與新合成的RNA轉(zhuǎn)錄物相互作用。然后,這種相互作用導(dǎo)致異染色質(zhì)形成,從而導(dǎo)致相應(yīng)DNA序列的沉默。然而,當(dāng)轉(zhuǎn)錄速率超過一定水平時,相互作用 - 并且因此異染色質(zhì)形成 - 受到阻礙。“有一個與轉(zhuǎn)錄率相關(guān)的沉默機會之窗,”布勒解釋道。
Shimada進一步表明RNA加工對小RNA介導(dǎo)的異染色質(zhì)形成有影響。在稱為剪接的過程中,RNA轉(zhuǎn)錄物被進一步分開并重新排列。不除編碼蛋白質(zhì)的序列,即所謂的內(nèi)含子。這是一個在轉(zhuǎn)錄發(fā)生時開始的連續(xù)過程。在目標位于快速剪接的轉(zhuǎn)錄物開始處的內(nèi)含子序列的情況下,異染色質(zhì)形成是雙穩(wěn)態(tài)的。Bühler解釋說:“在這些情況下,我們觀察到兩種情況,然后目標基因座保持常染或完全沉默。”
最后,結(jié)果顯示小RNA與互補的新轉(zhuǎn)錄的RNA相互作用而不是DNA??偟膩碚f,該研究為非編碼RNA定向表觀遺傳基因沉默的新生轉(zhuǎn)錄本模型提供了長期尋求的直接證據(jù),并為小RNA的設(shè)計提供了見解,這些小RNA應(yīng)該在多細胞生物中誘導(dǎo)染色質(zhì)沉默。
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