分享至
Cell免费论文：转录调控的新思路
来自奥地利维也纳分子生物技术研究所的研究人员发现了转座子和piRNA对染色质模式，以及基因表达的广泛影响，对于未来深入探索这一沉默途径，以及染色质状态基因表达具有重要的意义。相关成果公布在Cell杂志上，目前可免费获取。
领导这一研究的是分子生物技术研究所的Julius Brennecke，这位学者师出名门(师从Gregory J. Hannon )，在miRNAs研究道路上一路领先，曾发现多种新型小RNA分子，开拓小RNA研究的领域，并指出小RNA分子的类型比我们最初猜想的更多。同时，人们已知的每一类小RNA起作用的方式比此前认为的要更多。
真核生物的基因组受到转座子活性的影响，会引发基因组的不稳定性，之前的研究曾指出转座子这种潜在危险的遗传元件如果失去控制，那么就有可能造成寄生物基因组肆意泛滥，影响生物功能。因此生物机体配备了piRNA途径，用以沉默转座子。
piRNAs是26-31个核苷酸长度，结合一类称为PIWIs的生殖特异性蛋白结合的小RNA分子。两者一起形成一种称作RISC(RNA诱导沉默复合体)的分子沉默机器，能以极高的效率靶向基因组寄生物。RISC阻止寄生序列激活，由此防止它们随后扩增以及再插入到生殖细胞基因组中。然而至今为止，科学家们还是不甚了解这个途径的具体分子作用机理。
在这篇文章中，研究人员发现了果蝇中，Piwi介导的沉默途径的一种新作用因子：HMG蛋白Maelstrom，这一蛋白是Piwi沉默途径中的必须元件。
研究人员通过全基因组分析发现了RNA聚合酶II的聚集，以及新合成RNA的输入，以及在缺失Piwi或Maelstrom时转座子稳定RNA水平之间的密切关联，这表明piRNA介导的上百个转座子的反沉默(trans-silencing，生物通译)是在转录水平上拷贝的。
而且研究人员也指出Piwi对于转座子和基因组环境中建立异染色质H3K9me3标记也十分重要，如果丢失Maelstrom，虽然只会轻微影响到转座子H3K9me3模式，但是却会造成异染色质广泛传播，这说明Maelstrom具有与H3K9me3平行，或者处于下游的功能。
这些研究数据表明了转座子和piRNA对染色质模式，以及基因表达的广泛影响，对于未来深入探索这一沉默途径，以及染色质状态基因表达具有重要的意义。
Gregory J. Hannon研究组近期也在这一方面获得了重要成果。在以往的果蝇研究中，研究人员证实当Zucchini不表达时，作为功能性piRNAs前体的单链 RNAs会在生殖细胞中累积。这表明Zucchini是piRNA生物合成的必要条件，然而对于这一机制的分子基础还不是清楚。
这篇文章报告了生物化学分析的结果，证实mZuc不具有磷脂酶活性，它实际上具有核酸酶活性。研究人员进行了结构复分析，支持了这一发现，并阐明了 mZuc作用的分子基础。通过X射线晶体学，研究人员发现mZuc蛋白结合位点的形状与它的核酸酶身份相一致。对各种磷酸二酯酶家族不同成员进行结构比较支持了这一发现。
基于这一数据，研究人员又提出Zucchini蛋白实际上是一种核酸酶，其功能是将初级的piRNA转录物加工成较短的片段。这是功能性piRNA生物合成的第一个关键步骤。
