中国RNAi专家连发《Cell》等多篇文章

　　

生物通报道：毕业于南京农业大学的戚益军博士主要的研究方向是RNA干扰，其实验室主要通过综合遗传学，分子生物学和生物化学的方法，以拟南芥和衣藻为模式生物，研究中RNAi的作用机理和功能。2008年接连发表了多篇文章。

《Cell》“Sorting of Small RNAs into Arabidopsis Argonaute Complexes Is Directed by the 5′ Terminal Nucleotide”

霍德华休斯医学院，沃森生物科学学院（Watson School of Biological Sciences，生物通注）冷泉港实验室，北京生命科学研究所NIBS的研究人员以模式生物拟南芥作为研究对象，针对拟南芥中Argonaute（简称AGO）复合物结合小RNAs分类的问题展开研究，发现了其分类的规律，说明了小RNA的序列在AGO复合物分类中的重要作用，为进一步研究RNAi过程提供了重要信息。

ARGONAUTE4 (AGO4)是一种在反向重复序列引发的RNA指导的DENA甲基化过程中的关键因子， 研究发现AGO4的Asp-Asp-His催化motif中的单个突变不会影响siRNA结合活性，但是能够消除掉它的催化能力。siRNA的聚集和在一些基因座上非CpG DNA甲基化需要AGO4催化活性，但是其他位点上的这些过程则对这种活性依赖较少。他们这项研究的结果与一个特殊的模型研究结果相一致——AGO4能够通过两种不同的、独立的机制在靶标基因座上起作用，除此之外AGO4也召集一些能够以一种不依赖它的催化活性的方式募集可以引发DNA甲基化作用的成分，而AGO4的催化活性则对次级的siRNA的产生至关重要。

在这项研究结果的基础上，依然以拟南芥这一模式生物（拟南芥包含有10种AGO）作为实验对象，研究人员针对特异性AGO复合物中的小RNAs如何分类这一问题展开了研究，结果他们发现AGO2和AGO4倾向于带有5’末端腺苷，而与miRNAs结合的AGO1则对5’末端尿苷“情有独中”，AGO5选择小RNAs根据其是否由胞嘧啶起始。改变一个miRNA的末端核苷会导致不同的AGO复合物形成，并改变其生物学特性。

这些结果说明了小RNA的序列在AGO复合物分类中的重要作用，从而也说明AGO复合物的特异性可能与5’末端结合区域（与某些小RNA序列结合）修饰有关，这也许解释了miRNAs由尿苷起始的进化驱动力。

 

《The Plant Journal》“Gene silencing by artificial microRNAs in Chlamydomonas”

文章报道了戚益军实验室在衣藻中建立了人工miRNA介导基因沉默的技术。


衣藻是一种单细胞藻类，它是研究叶绿体，基体和鞭毛的模式生物。2007年4月，戚益军博士实验室首先在衣藻中发现了内源的miRNAs，并且证明它可以通过切割靶基因的mRNA来下调基因的表达。基于这一发现，他们在衣藻中建立了一套利用人工miRNA敲除基因的技术。他们利用衣藻内源表达的miRNA前体做为骨架，针对MAA7和RBCS1/2两个基因分别构建了人工miRNA（amiRNAs），并在衣藻中成功地表达了人工miRNA。实验结果表明，人工miRNA可以介导相应靶基因的切割且切割位点与预测位点一致，导致MAA7和RBCS1/2这两个靶基因mRNA积累减少，转基因衣藻表现出相应的表型。而后，他们进一步构建了一个二元的人工miRNA前体，它可以同时产生两个人工miRNA，并在同一个转基因株中引起两种相应的表型。在衣藻中，人工miRNA技术的建立对于推进衣藻基因功能的研究有着重要的意义，它将在研究单个基因功能和全基因组水平的筛选中得到广泛应用。


赵涛博士是该文章的第一作者，论文的其他作者还有博士研究生王伟和白雪。戚益军博士为本文的通讯作者。此项研究为科技部863计划和北京市科委资助课题，在北京生命科学研究所完成。

附：

戚益军 博士
北京生命科学研究所研究员
E-mail：[e-mail]


2001
浙江大学分子生物学博士学位

1995
南京农业大学植物病理学学士学位

工作经历


2006-present
北京生命科学研究所研究员



2004-2006
美国冷泉港实验室博士后



2001-2004
美国俄亥俄州立大学博士后



研究概述：

RNA干扰 (RNA interference, RNAi) 是真核生物中的一种普遍现象，它在很多不同的生物过程中起到非常重要的作用。这些过程包括发育调控，抵抗病毒侵染，以及染色质修饰。RNAi的重要特征包括Dicer切割产生小分子RNA和RNA诱导的沉默结合体 (RNA-induced silencing complex, RISC) 的形成。RISC可以导致转录或转录后水平的基因沉默。在植物中存在多种RNAi通路，这包括siRNA介导的转录后水平的基因沉默，miRNA介导的切割或翻译抑制和转录水平的基因沉默。转录水平的基因沉默通常与染色质的修饰（DNA和histone的甲基化）紧密相关。

我们实验室综合遗传学，分子生物学和生物化学的方法，以拟南芥和衣藻为模式生物，研究中RNAi的作用机理和功能。我们的兴趣包括RISC的形成，小分子RNA如何识别和导致同源染色质的修饰，RNAi组分如何在不同通路中特异化，以及小分子RNA在拟南芥和衣藻生长发育过程中的作用。

RNAi的发现不但拓宽了本实验室对RNA在基因表达中调控作用的了解，同时给我们提供了研究基因功能的强大工具。我们实验室也对RNAi在植物功能基因组中的应用有兴趣。