RNA沉默(RNA-Silencing System)被認為是一種發(fā)生在植物(轉錄后基因沉默或共抑制),、動物(RNA干擾)和真菌(消除作用)等真核生物細胞中的一種對外源遺傳因子(轉座子、轉基因或病毒)的特異性和高效率的降解機制,,但并沒有在原核生物中被發(fā)現過,,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領導的研究小組利用生物信息學的方法預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拿出來研究之前是在不同生物中分別發(fā)現的:在植物中發(fā)現了轉錄后基因沉默(Posttranscriptional gene silencing ,,PTGS) 和共同抑制,、植物中RNA介導的病毒抵抗,在動物中第一次是在新小桿線蟲屬線蟲中發(fā)現RNA干預,,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制——即共同作用因子(小干預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,。之后科學家將其歸總起來認為都是RNA沉默的一種,,但至今未有研究人員在原核生物中確認發(fā)現RNA沉默現象。
而來自NIH的研究人員從生物信息學的角度第一次提出,,一種在古細菌和細菌里發(fā)現的串聯(lián)重復序列——Clustered Regularly
Interspaced Short Palindrome Repeats (CRISPR)也許與其它CRISPR—associated(cas)蛋白相關的基因家族一起擔當著對抗噬菌體和質粒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構域,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數據庫中古細菌和細菌基因組中CRISPR和cas基因數據的比較,,通過比較研究人員發(fā)現了許多總是定位于CRISPR簇附近的cas基因,,這些基因可能編碼一些與RNAi機制相關(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CRISPR一部分插入片段(inserts)與病毒和質粒基因組相似,,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,,并且他們還認為這些inserts是通過形成一個雙層結構(被Cas蛋白切除后可以降解外來RNA)由沉默的噬菌體或者質粒轉錄序列得到的,。
這一發(fā)現打破了原有的對RNA沉默的概念,雖然還只是生物信息學方面的證實,,但是隨著研究的深入,,很有可能是擴展現有RNA沉默的定義,為研究RNA沉默提供進化上的,,整體性的幫助,。