利用简单的粟酒裂殖酵母细胞作为一种模式系统,研究人员发现缺乏RNAi的酵母细胞突变体不能够进入、维持或退出静止状态。缺乏RNAi的酵母仅在它们处于分裂的过程中才能够存活。
这提示着如果一种真核细胞保持存活的话,那么就存在某种关于静止本身的需要RNAi的东西。因此,探究在存在RNAi功能性的静止细胞中发生了什么是有意义的。
当一种细胞退出细胞周期因而离开繁殖状态时,它需要经过重编程以便进入静止状态。它们的重编程部分上是通过RNAi完成的,其中RNAi通过导致一种RNA聚合酶物理上从双螺旋DNA上脱离下来而让基因发生沉默,而这种RNA聚合酶是在早些时候附着到基因组DNA上的,以便将它翻译为编码蛋白的mRNA。
RNA集合酶存在多种形式。在进入细胞周期的细胞中,RNA聚合酶II的释放也具有促进细胞产生被称作异染色质的高度浓缩区的作用。在高等有机体中,RNAi是一种更加复杂的一旦建立这种异染色质就对它进行沉默的表观遗传复合体中的一部分。在缺乏RNAi或RNAi失去功能的细胞中,正常情形下沉默的异染色质会被激活。
这项新研究证实缺乏RNAi的细胞不能够精确地进入或维持静止状态,这是因为异染色质区域失去控制,最终杀死细胞本身。
Martienssen说,“我们通过遗传分析发现RNAi不仅与形成和调节异染色质的RNA聚合酶II相互作用,而且也发现在静止细胞中,正是这种RNAi诱导的RNA聚合酶I---另一种在转录期间有活性的酶---释放能够让静止细胞维持它们的静止状态。”
特别地,释放来自rDNA占据的遗传物质区域中的RNA聚合酶I才是关键之所在。rDNA是编码协助组成核糖体的RNA的DNA片段。与编码异染色质的DNA非常相类似的是,rDNA是高度重复性的,而且在整个基因组中存在许多拷贝。RNAi释放来自rDNA区域的RNA聚合酶I,并且通过这样做,阻止在维持静止期间异染色质过度积累。
Martienssen说,“这项研究可能解释了RNAi可能在干细胞和癌症中发挥的关键性作用,其中干细胞在它们生命的大多数时间里处于静止状态,而癌症毕竟是促进正常情形下处于静止状态的细胞开始分裂和扩增而导致的。有趣的是,这种转变经常伴随着RNAi突变。”
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