病毒诱导的基因沉默

    "病毒诱导的基因沉默"(virus-induced gene silencing,VIGS)一词最早用于描述被病毒侵染的植物的"恢复"现象,是一种植物抗病毒侵染的自然机制,现在已被开发成通过插入目的基因片段的重组病毒抑制植物内源基因表达的遗传技术,用于基因功能分析VIGS由小分子干扰RNA(small interfering RNA,siRNA)驱动,siRNA单链与RNA诱导的沉默复合物(RNA induced silencing complex,RISC)结合后,特异性地和与siRNA同源的靶标RNA结合,并降解RNA模板已有源于15种不同类型病毒的VIGS载体得到开发和应用在VIGS栽体中插入的目的片段、重组VIGS病毒载体的植物导入方法、沉默处理时的寄主生育期、沉默处理后的植物培育条件等均显著影响VIGS的效率作为一种新型的基因鉴定和功能研究技术工具,VIGS具有无需事先知道目的基因全长序列、获取表型迅速、无需构建转基因植株等诸多优点,已越来越广泛地被应用于植物基因功能研究     

植物病毒编码RNA沉默抑制子的研究进展

RNA沉默是真核生物用来抵抗病毒入侵的一种普遍而又古老的防御机制，而病毒在进化过程中也相应地产生了一些与之抗衡的功能，其中编码沉默抑制子就是对抗RNA沉默的有效策略。它们分别能够在不同阶段，以不同的方式干扰来自于寄主的RNA沉默，从而有效地建立侵染。本文主要针对目前已经发现的由植物病毒编码RNA沉默抑制子的作用特征、鉴定方法以及作用副效应进行综述，并讨论了RNA沉默抑制子的研究及应用前景。     

植物转录后基因沉默抑制蛋白研究进展

转录后基因沉默现象广泛存在于植物、动物和真菌中。在植物中转录后基因沉默现象是对外来病毒入侵的一种防御机制。植物病毒既是转录后基因沉默的起始物、靶目标，又是编码抑制转录后基因沉默的蛋白。已经发现3种病毒抑制子作用于转录后基因沉默的不同阶段：烟草蚀刻病毒蛋白（HC-Pro）作用于转录后基因沉默的持续阶段，产生25nt小RNA的上游和产生沉默信号的下游区域；马铃薯x病毒蛋白（P25）和黄瓜花叶病毒蛋白（CMV2b）作用于转录后基因沉默的信号阶段。     

寄主与病原物互作中小RNA转运机制及应用

灰霉病菌与拟南芥互作中会分泌小RNA进入植物细胞,通过与拟南芥Argonaute 1(AGO1)蛋白相结合,利用寄主的RNA干扰(RNA interference,RNAi)机制沉默寄主的免疫相关基因,从而抑制拟南芥的免疫反应。相反,寄主也会将小RNA转移到病原菌中,从而抑制病原菌的致病力。最近研究发现拟南芥可以通过类似于外泌体的胞外囊泡(extracellular vesicles,EV)将小RNA分泌到真菌细胞中。这些含有寄主小RNA的胞外囊泡在侵染部位积累并被真菌细胞吸收,并转运寄主小RNA诱导沉默真菌关键的致病因子,降低灰霉病菌的致病力。因此,在与病原菌的相互进化中,拟南芥通过外泌体介导的跨界RNA干扰抑制病原菌的侵染。本综述回顾了在多种植物-病原物互作体系中开展的小RNA穿梭转运研究,总结了可能的转运机制,讨论了以跨界RNA干扰技术为基础研发的新型环境友好型"RNA杀菌剂"的可靠性和局限性,对于读者了解新型作物病害防治技术具有重要意义。     

基因沉默与植物抗病毒的可能机制

本文根据目前RNA介导的植物病毒抗性(RMVR)、转录后基因沉默(PTGS)的研究成果,从RMVR与PTGS的关系和机制、植物采用基因沉默产生抗性、病毒抑制基因沉默致病及共同进化等几个方面进行介绍了基因沉默可能是植物抵抗病毒的一种机制,深入研究基因沉默不仅在抗病机制上有重要的理论意义,而且对彻底解决植物病毒问题有较大的潜在实用价值。     

寄主诱导的基因沉默在改良作物抗病虫性方面的应用

根据RNA干扰(RNA interference,RNAi)原理,在生物体内表达双链RNA(ds RNA)可以高效沉默生物体内基因的表达。在寄主中形成病原真菌和昆虫特异基因的小RNA会进入其体内从而产生寄主诱导的基因沉默(Host-induced gene silencing,HIGS)。病虫害对全球粮食安全构成极大的威胁,利用HIGS技术为提高农作物抗病虫性提供了有效的途径。综述了HIGS技术在提高农作物抗病虫性中的应用,总结了沉默信号在寄主与病虫间的可能的传递方式以及提出该技术存在的优缺点。     

抗病毒RNA沉默和病毒拮抗RNA沉默策略研究进展

RNA沉默通指在转录或转录后水平上由RNA介导、序列特异性地降解靶标RNA从而抑制基因表达的过程。在动物、真菌和植物中,RNA沉默是通过小RNA的形成来抵御病毒侵染的,病毒自身可以作为RNA沉默的诱导子和靶标。病毒通过进化形成积极的和消极的策略来对抗RNA沉默。为此,主要讨论了siRNAs和miRNAs介导的抗病毒RNA沉默以及病毒蛋白和RNA介导的沉默抑制作用,有助于阐明病毒侵染与寄主之间的相互关系,为抗病毒研究奠定基础。     

植物转基因沉默的机制及克服方法

植物转基因沉默可以发生在染色体DNA、转录和转录后3种不同的层次上,转录水平基因沉默机制涉及DNA甲基化、位置效应、重复序列和同源序列等的作用,转录后水平基因沉默机制常用RNA阈值模型、异常RNA模型、双链RNA模型和未成熟翻译终止模型等解释。使用去甲基化、控制外源基因的拷贝数及结合位点、利用MAR序列、优化使用增强子、启动子等手段可以解除部分转基因沉默。     

沉默氧增强蛋白(OEE2)对辣椒疫霉效应因子RxLR19781的免疫功能影响

辣椒疫霉菌(Phytophthora capsici)是一种寄生范围广且能够产生大量RxLR效应因子来参与侵染寄主的病原卵菌。资料表明目前对多数辣椒疫霉RxLR效应因子在植物体内如何行使功能积累较少。本研究从辣椒疫霉菌中分离鉴定1个效应分子RxLR19781,为了初步明确RxLR19781的功能特性,本研究借助于烟草脆裂病毒(Tobacco rattlevirus,TRV)介导的基因沉默技术,将RxLR19781的互作蛋白基因NbOEE2在本氏烟中瞬时沉默,通过qRT-PCR验证得到NbOEE2沉默植株,在沉默后的本氏烟植株中接种RxLR19781并验证该RxLR效应因子的功能。结果表明,在NbOEE2沉默植株上,RxLR19781不抑制辣椒疫霉游动孢子侵染。本研究结果表明OEE2可有效调控RxLR19781的功能特性,为进一步深入开展辣椒疫霉效应因子RxLR19781功能机制研究奠定了基础。     

RNA-dependent RNA polymerases,viruses, and RNA silencing

Most viruses have RNA genomes that are replicated and transcribed into messenger RNA by viral RNA-dependent RNA polymerases (RdRps), usually in concert with other viral and host factors. Many, if not most, eukaryotes also encode putative RdRps that have been implicated in sequence-specific, RNA-triggered gene silencing. Although the viral and cellular RdRps have no sequence homology, they share functional similarities such as copying messenger RNA templates and intercellular spread of the amplified sequences. Better understanding of viral and host RdRps will improve our ability to control viruses and to use RNA silencing and viruses as tools for research, biotechnology, and medicine.     

Identification of virus-encoded microRNAs

RNA silencing processes are guided by small RNAs that are derived from double-stranded RNA. To probe for function of RNA silencing during infection of human cells by a DNA virus, we recorded the small RNA profile of cells infected by Epstein-Barr virus (EBV). We show that EBV expresses several microRNA (miRNA) genes. Given that miRNAs function in RNA silencing pathways either by targeting messenger RNAs for degradation or by repressing translation, we identified viral regulators of host and/or viral gene expression.     

RNA干涉及其应用

在各种各样的真核生物当中,双链RNA(dsRNA)促使了有效的同源mRNA分子降解,这个过程被称为RNA干扰(RNAi)。RNAi现象通过调控RNA抑制基因表达,它在植物、动物、真菌中广泛存在,被认为是一种抑制病毒性复制和转座子活动的抗御机制,而在此过程中,侵染型病毒为了能够不被这种机制干扰抑制,继续在寄主体内生存、繁殖,则产生了一种反抗御机制———即产生抑制蛋白来对付转录后基因沉默(PTGS)。对RNAi以及RNAi抑制物的作用机制、抑制物类型、特点及相关应用方面作了比较详尽的综述。dsRNA介导的PTGS将是分子生物学领域的研究热点之一,在研究基因功能,基因治疗,抗病毒基因工程,解剖和调控次生代谢途径等方面有着广泛的应用前景。     

The crystal structure of human Argonaute2

Argonaute proteins form the functional core of the RNA-induced silencing complexes that mediate RNA silencing in eukaryotes. The 2.3 angstrom resolution crystal structure of human Argonaute2 (Ago2) reveals a bilobed molecule with a central cleft for binding guide and target RNAs. Nucleotides 2 to 6 of a heterogeneous mixture of guide RNAs are positioned in an A-form conformation for base pairing with target messenger RNAs. Between nucleotides 6 and 7, there is a kink that may function in microRNA target recognition or release of sliced RNA products. Tandem tryptophan-binding pockets in the PIWI domain define a likely interaction surface for recruitment of glycine-tryptophan-182 (GW182) or other tryptophan-rich cofactors. These results will enable structure-based approaches for harnessing the untapped therapeutic potential of RNA silencing in humans.     

南方水稻黑条矮缩病毒S6编码一个沉默抑制子

 【目的】分析南方水稻黑条矮缩病毒（SRBSDV）基因组S6编码的SP6蛋白的抑制子活性,明确SRBSDV是否编码RNA沉默抑制子来干扰植物的沉默。【方法】将分别含有SP6与GFP质粒的农杆菌共浸润转GFP基因的16c本氏烟纯合系,观察SP6对局部沉默和系统沉默的抑制作用;将含有SP6,GFP和dsGFP质粒的农杆菌三者共浸润,观察SP6对由dsRNA引起的沉默的抑制作用;在同一植株不同部位接种GFP和SP6,观察SP6对RNA沉默信号传导的影响;通过马铃薯X病毒（Potato virus X,PVX）在本氏烟上表达SP6,观察SP6是否能增强PVX的致病性。【结果】SP6能抑制由GFP正义RNA介导的沉默,但其抑制作用较弱,仅能延缓局部沉默和系统沉默的产生。SP6能灭活RNA沉默信号,阻止沉默信号的长距离传导,回复GFP的沉默,但不能抑制由dsRNA引起的沉默。利用PVX在本氏烟上表达SP6能增强PVX的致病性。【结论】SP6是病毒编码的RNA沉默抑制子,在RNA沉默的起始和信号传导阶段起作用。     

RNA干扰研究现状

RNA干扰(RNAi)是指生物体内利用双链RNA(dsRNA)诱导同源靶基因的mRNA特异性降解,从而导致转录后基因沉默的现象。其在抵抗病毒感染、抑制转座子活动、调控内源性基因表达等方面发挥重要作用。RNAi以其高特异性、高效性等显著优势将成为研究基因功能的全新手段。简要概括RNAi作用机制和siRNA技术的原理,同时也讨论了RNAi技术在其他领域,如在基因信号通路研究、高通量研究基因功能、基因治疗如肿瘤研究和疾病治疗等方面的应用。     

RNA干涉原理及其应用

RNA干涉是指外源dsRNA引发生物体内的基因的同源序列降解，从而表现出的基因转录后的沉默现象，它与植物中的共抑制和真菌中的基因压制可能具有相同的作用机制。在这一过程中，需要eIF2c类似蛋白因子、RNA螺旋酶、RNA依赖性RNA多聚酶、核糖核酸酶、ATP和转膜蛋白参与。RNA干涉可以用于功能基因组学研究，也可用于克服转基因生物的基因沉默现象，使外源基因在遗传改良生物中能更好地表达，还用于基因治疗，抑制有害基因的表达等。     

果树病毒载体研究进展

植物病毒载体作为重要的研究工具被广泛运用于蛋白表达、基因沉默等研究,当前普遍使用的是以烟草花叶病毒载体等为代表的草本植物病毒载体,但其大多不能侵染果树,且稳定性较差,容易丢失插入的外源基因,因此该类载体无法满足果树等多年生植物研究的需要。近年来新兴的果树病毒载体可解决这些难题,为此作者对果树病毒载体的研究进展和发展方向进行综述。当前国内外取得的研究成果主要包括：（1）通过掌握柑橘衰退病毒、柑橘叶斑病毒、李痘病毒、苹果潜隐球形病毒、葡萄病毒A和葡萄卷叶伴随病毒等果树病毒的传播途径、寄主范围、致病力分化、基因功能和表达策略等特性,采用体外转录或农杆菌介导的方式获得了上述果树病毒的全长侵染性克隆。在此基础上,通过在病毒外壳蛋白基因与其邻近的上游基因之间插入外源基因（包括荧光蛋白基因和β-葡萄糖醛酸酶基因等报告基因）,并用该病毒外壳蛋白基因的启动子或其他异源启动子驱动外源基因表达的方式,将上述6种果树病毒的全长侵染性克隆改造成为病毒载体;（2）运用果树病毒载体明确了柑橘衰退病毒、柑橘叶斑病毒、李痘病毒、苹果潜隐球形病毒和葡萄卷叶伴随病毒在植株中的分布、移动规律,及其在细胞中的定位。探寻了柑橘衰退病毒在大翼来檬上产生茎陷点症状的原因,以及交叉保护防治柑橘衰退病的主要机理。果树病毒载体还被作为病毒诱导的基因沉默载体用于基因功能和防病研究;（3）通过选用本地已经存在,且无虫传能力的弱毒株,以及对控制病毒致病和媒介传播能力的基因进行敲除、突变可以解决果树病毒载体研发过程中所遇到的安全风险。由于有些果树病毒仅分布于植株的韧皮部,因此限制了其作为病毒载体在植株中表达外源基因的范围,但由这类果树病毒构建的病毒载体稳定性极高,并且通过添加分泌信号肽基因等方式可以扩大表达产物在植株中的分布和作用范围,因此其在果树病毒研究方面仍然具有很高的应用价值。此外,采用不同病毒来源的异源启动子代替同源重复区来驱动外源基因的表达,可以进一步提高果树病毒载体的稳定性。     

转座子沉默与DNA甲基化

转座子(transposable elements,TEs)在生物体基因组可以通过转座或逆转座移动,它拷贝数的大规模增加是基因组不稳定的重要因素,因此,维持TEs沉默是宿主进化的方向。DNA甲基化被认为是沉默TEs的可遗传表观遗传修饰方式,同时也在维持基因组稳定、基因印迹、调节基因表达中发挥作用。本研究综述了TEs对生物基因组进化和基因表达的影响,重点总结了以DNA甲基化为主的转座子沉默机制的最新研究进展,归纳了环境因素通过DNA去甲基化调控转座子跳跃的机理。图4参82