諾貝爾獎得主Cell揭示重要的“垃圾”DNA

　　來自斯坦福大學、猶他大學和清華大學等處的研究人員，發現了一類豐富的非編碼DNA可以防止線蟲生殖細胞中隨機的基因沉默。他們的研究論文發布在6月30日的《細胞》（Cell）雜志上。

　　美國著名遺傳學和分子生物學家、2006年諾貝爾生理學或醫學獎得主、斯坦福大學的Andrew Z Fire教授，以及猶他大學的Erik M. Jorgensen博士是這篇論文的共同通訊作者。

　　1998年Fire博士和馬薩諸塞大學癌癥中心的Craig Mello 首次將雙鏈dsRNA 注入線蟲，結果誘發了比正義鏈和反義鏈的單獨注射都要強的基因沉默。他們將這種現象稱為RNA干擾作用（RNAi）。在隨后的短短一年中，RNAi現象被 廣泛地發現于真菌、擬南芥、水螅、渦蟲、錐蟲、斑馬魚等大多數真核生物中，對于動植物抵抗外源病毒、生長發育調控方面起著重要的作用，至此掀起了廣泛開展 RNAi研究的熱潮。

　　2006年，Fire領導研究人員開發了一種能幫助觀測體內細胞質中蛋白和蛋白相互作用的分析方法：differential cytolocalization assay（DCLA），這一方法已證實可以檢測線蟲RNA干擾和無意義介導衰變(nonsense-mediated decay，NMD) 途徑過程中蛋白的相互作用。這一研究成果公布在《分子細胞蛋白質組學》（Molecular & Cellular Proteomics，MCP）雜志上。

　　2011年，斯坦福大學的Fire課題組揭示了一種關鍵的RNA修飾酶ADAR與RNAi通路互作的分子機制，對深入地了解RNAi在生理及病理過 程的作用和分子機制具有重要的意義。這一研究成果發表在Nature Structural & Molecular Biology雜志上。

　　2012年，Fire領導斯坦福大學醫學院的研究人員解析了RNAi對染色質的影響效應及作用機制，這一研究成果發表在國際知名學術期刊Nature genetics雜志上。

　　2016年，Fire與德克薩斯大學奧斯汀分校細胞與分子生物學研究所所長lan Lambowitz合作發現，細菌具有一個可以識別及破壞危險病毒的系統，其利用了涉及核糖核酸（RNA）的一種新機制。它與捕獲外源DNA的 CRISPR/Cas系統非常相似。這一研究發現有可能促成一些更好的方法來阻止殺死農作物及阻礙奶酪和酸奶等乳制品生成的病毒。這項研究發布在2月25 日的Science雜志上。

　　在這篇新Cell文章中，作者們指出源自病毒、逆轉錄轉座子和DNA轉座子的侵入性DNA給生物體構成了重大的挑戰。轉座子失控性的復制將會損害宿 主的基因組，因此一些細胞防御機制進化出來檢測和沉默外源DNA。這些機制在生殖細胞中尤為發展完善。然而細胞在從沉默外源遺傳元件中受益的同時，但也必 須避免失活內源性基因。

　　在新研究中，研究人員揭示出了普遍存在于秀麗隱桿線蟲中的一種非編碼DNA結構：10bp的PATCs（periodic An/Tn-clusters），它給轉基因發放了許可證在生殖細胞的抑制染色質結構域內表達。在生殖細胞中包含天然或合成PATCs的轉基因抵制位置效 應花斑（position effect variegation）現象和隨機沉默。研究人員發現在一些內源性基因中，隨著直系同源物在進化過程中從活化染色質遷移到抑制染色質處，內含子的長度和 PATC特征經歷了顯著的改變。最后，他們提出PATCs構成了細胞免疫系統的基礎，無需事先接觸的細胞記憶，當外源DNA受到抑制時在異染色質環境中它 們確定了某些內源性基因享有特權免于基因沉默。