RNA沉默(RNA-Silencing System)被認(rèn)為是一種發(fā)生在植物(轉(zhuǎn)錄后基因沉默或共抑制),、動物(RNA干擾)和真菌(消除作用)等真核生物細(xì)胞中的一種對外源遺傳因子(轉(zhuǎn)座子、轉(zhuǎn)基因或病毒)的特異性和高效率的降解機(jī)制,,但并沒有在原核生物中被發(fā)現(xiàn)過,,然而近期來自美國國家衛(wèi)生研究院(National Institutes of Health,,NIH)的由Eugene Koonin領(lǐng)導(dǎo)的研究小組利用生物信息學(xué)的方法預(yù)言了一種存在于原核生物里,類似于真核生物RNA干擾系統(tǒng)(RNA- interference system)的RNA沉默機(jī)制。這一研究成果公布在3月的Biology Direct雜志上,。
RNA沉默這一概念還未被單獨(dú)拿出來研究之前是在不同生物中分別發(fā)現(xiàn)的:在植物中發(fā)現(xiàn)了轉(zhuǎn)錄后基因沉默(Posttranscriptional gene silencing ,,PTGS) 和共同抑制、植物中RNA介導(dǎo)的病毒抵抗,,在動物中第一次是在新小桿線蟲屬線蟲中發(fā)現(xiàn)RNA干預(yù),,以及真菌及藻中(鏈孢菌屬中的“鎮(zhèn)壓”)的沉默,這些都是基于同樣的核心機(jī)制——即共同作用因子(小干預(yù)RNA,,small interfering RNAs ,,siRNAs)與植物、動物,、真菌和藻中這種基因之間的同源性,。之后科學(xué)家將其歸總起來認(rèn)為都是RNA沉默的一種,但至今未有研究人員在原核生物中確認(rèn)發(fā)現(xiàn)RNA沉默現(xiàn)象,。
而來自NIH的研究人員從生物信息學(xué)的角度第一次提出,,一種在古細(xì)菌和細(xì)菌里發(fā)現(xiàn)的串聯(lián)重復(fù)序列——Clustered Regularly
Interspaced Short Palindrome Repeats (CRISPR)也許與其它CRISPR—associated(cas)蛋白相關(guān)的基因家族一起擔(dān)當(dāng)著對抗噬菌體和質(zhì)粒RNA的防御作用。而許多Cas蛋白都包含著在真核生物中與RNA干擾有相同功能的蛋白的結(jié)構(gòu)域,,因此研究人員這可能是原核生物的RNA沉默系統(tǒng),。
這些分析主要來源于對NCBI數(shù)據(jù)庫中古細(xì)菌和細(xì)菌基因組中CRISPR和cas基因數(shù)據(jù)的比較,通過比較研究人員發(fā)現(xiàn)了許多總是定位于CRISPR簇附近的cas基因,,這些基因可能編碼一些與RNAi機(jī)制相關(guān)(比如解旋和切除)的蛋白,,包括一個Dicer酶類似物,幾個Slicer類似物,。但是這些類似物與Dicer,,Slicer基因序列并不相似,因此可以說不是同源基因的,。
同時研究人員還發(fā)現(xiàn)CRISPR一部分插入片段(inserts)與病毒和質(zhì)?;蚪M相似,由此研究人員分析推測所有的CRISPR inserts都是來源于病毒或者質(zhì)粒,,但由于大部分還是未知的,,因此這種來源性不是那么明顯,并且他們還認(rèn)為這些inserts是通過形成一個雙層結(jié)構(gòu)(被Cas蛋白切除后可以降解外來RNA)由沉默的噬菌體或者質(zhì)粒轉(zhuǎn)錄序列得到的,。
這一發(fā)現(xiàn)打破了原有的對RNA沉默的概念,,雖然還只是生物信息學(xué)方面的證實(shí),但是隨著研究的深入,,很有可能是擴(kuò)展現(xiàn)有RNA沉默的定義,,為研究RNA沉默提供進(jìn)化上的,整體性的幫助,。