Cell:首次發現一些Dicer樣酶具有序列切割偏好性

2021-01-12 生物谷

2018年4月26日/

生物谷

BIOON/---人們不斷地發現小RNA（small RNA, sRNA）的新功能。比如，它們能夠被用來抵抗病毒或自我複製性的基因組入侵者。特別地，在真核生物中，小RNA在發育、基因表達和基因組穩定性中起著至關重要的作用。它們是由許多不同的蛋白產生的。其中最為人所知的蛋白是Dicer酶，它通過切割較長的雙鏈RNA模板，產生小RNA分子。到目前為止，當降解雙鏈RNA模板時，Dicer被認為有點像伐木工人---它會將這種模板切割成長度大致相同的短片段，無需特別注意這些片段的形式和內容。此外，人們也從未發現Dicer酶具有序列切割偏好性。

圖片來自Cell，doi:10.1016/j.cell.2018.02.029。


如今，在一項新的研究中，瑞士伯爾尼大學

細胞生物學

研究所主任MariuszNowacki和同事們發現在利用小RNA指導清除入侵的DNA轉座元件的草履蟲（Paramecium）中，一些Dicer樣酶（Dicer-like enzyme）具有嚴格的長度偏好性和顯著的序列偏好性。這些偏好性導致產生的sRNA與它們的靶DNA元件末端精確地匹配。基於此，這些研究人員提出這些新描述的Dicer樣酶和它們的切割產物發揮著迄今為止仍然未知的生物學作用。相關研究結果發表在2018年3月22日的Cell期刊上，論文標題為「Dicer-like Enzymes with Sequence Cleavage Preferences」。

這些研究人員認為這些Dicer樣酶起著促進清除不想要的DNA元件的作用：它們在這些DNA元件的末端上精確地聚集，這種聚集隨後引發這些「突出的」DNA片段從遺傳物質中清除。轉座子是基因組中的外來片段，滲入到DNA中，能夠從DNA的一個區域跳躍到另一個區域。這使得它們特別危險，這是因為它們會引發各種不受歡迎的

遺傳

效應。因此有機體有充分的理由快速而又高效地移除這些DNA片段。

對這些研究人員來說，特別耐人尋味的是草履蟲Dicer樣酶的切割精準度。與僅當識別出特定序列時進行切割的限制性內切酶相反的是，這些Dicer樣酶的功能有點不穩定---Nonacki稱之為「放鬆的偏好性（relaxed preference）」。他們認為，在這裡，過於嚴格的偏好性是不太合適的：要想有效地DNA修復，大量的sRNA片段能夠在正確的DNA片段上進行組裝是比較重要的。如果Dicer樣酶太挑剔的話，那它們它將無法為所有危險的外來DNA產生合適的片段。Nowacki說，「模糊不一定是件壞事。」在進化過程中，許多生物過程在精確度和偶然性之間進行平衡---這就是細胞能夠針對各種不同威脅採取量身定製的解決方案加以應對的原因之一。（生物谷 Bioon.com）

參考資料：Cristina Hoehener, Iris Hug, Mariusz Nowacki. Dicer-like Enzymes with Sequence Cleavage Preferences. Cell, 22 March 2018, 173(1):234–247, doi:10.1016/j.cell.2018.02.029

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