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在最新一期（10月26日）的《自然》杂志上，刊登了我国研究人员参与的研究成果。北京生命科学研究所戚益军研究员（第一作者）、中科院以遗传与发育生物学研究所植物基因组学国家重点实验室的王秀杰（女）与美国冷泉港实验室、Stony Brook大学等机构发表的有关RNAi的新进展。
RNAi是近年生命科学研究领域的热点，2006年诺贝尔生理/医学奖就颁给了RNAi的发现者。 DNA甲基化在稳定的转录基因沉默、制动转位因子和基因组组织中具有重要功能。在模式植物拟南芥中，DNA甲基化作用能够利用双链RNA通过RNAi途径来诱导，即RNA指导的DNA甲基化。个过程需要一套特殊的RNAi成分，其中就包括ARGONAUTE4(简写为AGO4)。 在《自然》上发表的这篇文章中，研究人员证明AGO4能够包括源自转位因子和重复性元件的siRNA（小干扰RNA）在内的小RNA结合，并且降解靶标RNA转录本。 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。 这项研究的结果与一个特殊的模型研究结果相一致。在这个模型中，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。AGO4召集一些能够以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。（生物通杨遥） 附人物简介 王秀杰 博士, 研究员, 博士生导师 1998年获南开大学生物学方向学士学位, 2000年获香港科技大学生物化学方向硕士学位, 2004年6月获洛克菲勒大学 (The Rockefeller University) 生物信息学方向博士学位,同年在洛克菲勒大学从事博士后研究。2005年1月加入中国科学院遗传与发育生物学研究所。 王秀杰博士领导的创新研究组的主要研究方向是生物信息学和系统生物学。我们将发挥计算机在处理大规模生物学数据上的优势,运用现代生物信息学技术, 对公共数据库中的各种生物数据进行系统分析,来发现新的基因和基因表达调控机制，构建遗传网络调控模型，从宏观上阐释生命调控的规律。近期的主要研究内容包括: 1. 真核生物中microRNA调控机理的研究, microRNA 及其所调节的mRNA 的预测。MicroRNAs 是真核生物自身编码的一类长度为20- 25 nt的具有重要调节功能的小分子RNA。已知的microRNA的主要生物学功能是通过序列互补性与它们的靶mRNA 相结合, 从而调节靶mRNA的表达水平。尽管近几年在microRNA的发现和功能研究上有了较大进展,但我们对microRNA自身的转录调节机制仍知之甚少。我们拟发展新的算法来寻找microRNA前体中与转录相关的特征序列,并以此作为依据来优化microRNA及其靶mRNA的预测方法。 2. Alternative splicing 和 alternative polyadenylation 机制的研究。选择性拼接 (alternative splicing) 和选择性多聚腺苷酸化（alternative polyadenylation）是两种常见的真核生物前体mRNA (pre-mRNA)转录后加工的方法，其结果是从一个前体mRNA (pre-mRNA) 上产生出不同的mRNA。 Alternative splicing 和 alternative polyadenylation 有可能是决定生物体种间差异的重要原因。我们希望能根据已知的alternative splicing 和 alternative polyadenylation 的数据，寻找出决定alternative splicing 和 alternative polyadenylation的因素，并以此来预测新的alternative splicing 和alternative polyadenylation 的位点。同时我们也将设计生物学实验对部分预测结果进行证明。 3. Intron/Exon boundary 的确定和水稻基因组的重新分析。 广泛使用的基因预测方法在确定外显子和内含子的边际上 (Intron/Exon boundary)还远远不够精确。我们将采用生物信息学和实验生物学相结合的方法， 对部分水稻基因的Intron/Exon boundary进行测量，并以此为基础优化现有的基因预测方法，以提高对Intron/Exon boundary 预测的准确性。 我们将与国内外的生物学家紧密合作，通过生物学实验来验证和优化我们的预测方法。 欢迎有志于生物信息学和系统生物学的学生报考本实验室研究生。 近期发表论文： Huan Wang ,Nam-Hai Chua, Xiu-Jie Wang. Prediction of trans-antisense transcripts in Arabidopsis thaliana. Genome Biology. 2006, 7:R92 doi:10.1186/gb-2006-7-10-r92 Yijun Qi, Xingyue He, Xiu-Jie Wang, Oleksiy Kohany, Jerzy Jurka and Gregory J. Hannon. Distinct catalytic and non-catalytic roles of ARGONAUTE4 in RNA-directed DNA methylation. Nature. doi:10.1038/nature05198 Cui C, Griffiths A, Li G, Silva LM, Kramer MF, Gaasterland T, Wang XJ and Coen DM (2006). Prediction and Identification of Herpes Simplex Virus 1-Encoded MicroRNAs. Journal of Virology (In press) (*co-corresponding author). Liu J and Wang XJ (2006). An Integrative Analysis of the Effects of Auxin on Jasmonic Acid Biosynthesis in Arabidopsis thaliana. Journal of Integrative Plant Biology 48, 110-114. Wang XJ, Gaasterland T and Chua NH (2005). Genome-wide prediction and identification of cis-natural antisense transcripts in Arabidopsis thaliana. Genome Biology 6:R30. 戚益军博士,北京生命科学研究所研究员 戚益军实验室研究概述 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。在植物中存在至少三种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。 我们综合遗传学，分子生物学和生物化学的方法研究拟南芥中RNAi的作用机理，特别是RISC的形成，小分子RNA如何识别和导致同源染色质的修饰，以及RNAi组分如何在不同通路中特异化。 RNAi的发现不但拓宽了我们对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。我们也对RNAi在植物功能基因组中的应用有兴趣。 Nature 443, 1008-1012(26 October 2006) | doi:10.1038/nature05198; Received 22 June 2006; Accepted 4 September 2006; Published online 24 September 2006 Distinct catalytic and non-catalytic roles of ARGONAUTE4 in RNA-directed DNA methylation Yijun Qi, Xingyue He, Xiu-Jie Wang, Oleksiy Kohany, Jerzy Jurka and Gregory J. Hannon |
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