医学进展
2020年09月号
医学进展

聚(UG)尾RNA在基因组保护和表观遗传中的作用

作者:贾盛崧

转座子是存在于所有基因组中的可移动的寄生遗传因子。转座子威胁基因组的完整性,并可通过干扰基因或诱导非等位基因重组而诱发疾病。RNA干扰(RNAi)是由双链RNA(dsRNA)引发的一种基因沉默机制。为了识别转座子沉默或RNAi所需的因子,在秀丽隐杆线虫(C.elegans)动物模型中,进行前向基因筛选,发现了一组重叠的基因,表明与RNAi相关的过程使转座子沉默。

来自美国哈佛医学院、威斯康星大学和中国南京农业大学的研究人员发现:C.elegans体内的RDE-3(即MUT-2)可将pUG尾巴添加到RNA干扰(RNAi)和转座子RNA的靶标上。以pUG-RNA为模板的siRNA合成和siRNA指导的pUG-RNA生物发生周期,是双链RNA指导的跨代表观遗传的基础。相关研究结果发表于2020年6月的《自然》杂志上。

RDE-3是一种核糖核酸转移酶(rNTs),是C. elegans中有效的转座子沉默和RNAi必需基因。rNTs将非模板化的核糖核酸添加到RNAs和其他底物中。已有研究证实,当与异源表达系统中的RNA束缚在一起时,RDE-3可以在这些RNA的3'末端上添加交替的非模板化U和G核糖核苷酸(poly(UG)或pUG尾巴)长段序列。

研究者证实,自然状态下,C.elegans的核糖核苷酸转移酶RDE-3可以将pUG尾巴添加到RNA干扰的靶标以及转座子RNA上。附着于pUG尾部,且具有16个以上完美交替的3'U和G核苷酸的RNA片段成为基因沉默子。pUG尾巴通过招募依赖于RNA的RNA聚合酶来促进基因沉默,该酶以pUG尾RNA(pUG-RNA)为模板合成小干扰RNA(siRNA)。

研究者通过进一步实验,结果表明在C.elegans种系中,以pUG-RNA为模板的siRNA合成和siRNA指导的pUG-RNA生物发生周期,是双链RNA指导的跨代表观遗传的基础。研究人员推测,这种pUG-RNA-siRNA沉默环可以由亲本接种于子代,以防止有害或寄生遗传因子的表达。
本研究显示,RDE-3可以在C. elegans种系和体细胞表达的RNA中添加pUG尾巴,并证明了这种修饰在转座子沉默和转基因表观遗传中的作用。(编译:贾盛崧)

参考文献:Nature 2020;582:283-288

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