Cell：植物中的一種新RNA聚合酶

華盛頓大學(xué)的生物學(xué)專家已經(jīng)在植物中發(fā)現(xiàn)了一種全新的分子“機(jī)器”，它在植物開(kāi)花和DNA甲基化過(guò)程中起到重要作用。研究人員只在植物中找到了第四種RNA聚合酶，并且推測(cè)這種酶在植物中已經(jīng)有2億多年的歷史。研究人員將這些發(fā)現(xiàn)刊登在3月的《細(xì)胞》雜志上。

RNA聚合酶是一種酶或叫做蛋白機(jī)器，它對(duì)細(xì)胞的功能執(zhí)行和生物特征的表達(dá)至關(guān)重要。這種酶能夠復(fù)制DNA遺傳信息的一個(gè)模板，從而產(chǎn)生編碼蛋白或直接行使功能的RNA。生物學(xué)家已經(jīng)對(duì)生物中的三種RNA聚合酶研究了數(shù)十年。在真核細(xì)胞中，RNA聚合酶PolⅠ、PolⅡ和PolⅢ在不同的物種中分別行使相同的功能。

在分析擬南芥的基因序列時(shí)，Pikaard首先注意到了第四種RNA聚合酶。zui初，人們只是把它看作是PolⅠ、PolⅡ或PolⅢ的替代形式。他和同事著重研究了兩種多肽。如果第四種聚合酶能正常形式功能，那么這兩種多肽將是關(guān)鍵的亞單元。利用反向遺傳學(xué)方法，研究人員敲除了編碼這些亞單元的基因，并且發(fā)現(xiàn)沒(méi)有造成的威脅：植物能繼續(xù)存活，但是其開(kāi)花稍微延遲了并且出現(xiàn)了一些奇怪的植物缺陷，如植物的雄蕊變成了花瓣等。研究人員zui初假設(shè)第四種聚合酶與micro RNA有關(guān)，而micro RNA能調(diào)節(jié)花的發(fā)育，但后來(lái)證實(shí)這個(gè)假設(shè)是錯(cuò)誤的。

因此，Pikaard認(rèn)為Pol Ⅳ有助于制造siRNA，然后siRNA指導(dǎo)與siRNA序列能相配的DNA的甲基化作用。Pol Ⅳ與維持?jǐn)M南芥基因組的完整性有關(guān)，其主要功能是維持沉默的DNA處于沉默狀態(tài).

通過(guò)一系列的遺傳和生化實(shí)驗(yàn)，Pikaard等人發(fā)現(xiàn)Pol Ⅳ不具備 PolⅠ、PolⅡ和PolⅢ的功能。但是當(dāng)Pol Ⅳ的亞單元被敲除時(shí)，細(xì)胞核中包裹zui緊密的DNA變成了密度較小的siRNA，同時(shí)高重復(fù)的5S rRNA基因和跳躍基因被*消除，并且5S基因和反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子的DNA甲基化作用消失。