Science重磅成果：RNAi是細胞平衡的一種必要手段

在我們星球上99%以上的細胞都處于一種靜息休眠的狀態，隨便抓起一把土，這其中就包含著數以千計的微生物，把其中任何一種放到培養基中幾乎都不會生長。這些細胞具有新陳代謝活性，也就是說它們是活的，但是它們并不會分裂，而且它們保持在一種相對“安靜”的狀態，除非在特定的條件下刺激它們，才有可能重新進入細胞周期，開始分裂。

此外，事實上我們體內的一些最重要的細胞，如干細胞，適應性免疫細胞，和卵母細胞都是靜止休眠的。而分裂的細胞雖然所占比例非常小，但是關注的焦點，因為它們帶著我們進入下一代，而且當復制出現異常的時候，還會導致癌癥發生，這些維持機體疾病功能的細胞變成了威脅生命的武器。

近期來自冷泉港實驗室的Robert A. Martienssen研究組發現了靜止細胞與活躍細胞的一個新奧秘，他們指出在細胞進行DNA復制，和DNA轉錄成RNA之間存在一種微妙的“戰斗”。

“這是細胞本身的選擇，我們的細胞隨時都在進行這樣的選擇，”Martienssen說。

在這篇發表于Science雜志上的文章中，研究人員第一次發現大部分細胞在靜息休眠狀態下生存的一個必要條件，就是RNA干擾（RNA interference，RNAi）的表觀作用機制。RNAi等表觀遺傳方式能在不改變序列遺傳代碼的情況下，誘導特殊基因在某時某地發生改變。

他們以簡單的裂變酵母細胞作為模型，研究人員發現缺失RNAi的細胞無法進入，維持或者退出休眠狀態，沒有RNAi的酵母只能在分裂狀態下生存。

這表明細胞休眠狀態本身就需要RNAi，那么RNAi的具體作用是什么？

Martienssen實驗室的Roche表示等人發現，當細胞退出細胞周期，離開生殖狀態的時候，它需要重變成進入休眠狀態。這種重編程部分由RNAi完成，即沉默基因，令一種無處不在的酶：RNA聚合酶從雙螺旋上物理分離下來。

RNA聚合酶有多種形式，周期細胞中RNA聚合酶II的釋放還能刺激細胞高度壓縮異染色質區域，也就是染色體中心部分靠近著絲粒的附近。RNAi能沉默異染色質，細胞如果無法正常完成RNA干擾，那么異染色質通常會從沉默狀態被激活。

Martienssen 說，“我們通過遺傳學分析，發現RNAi不僅與RNA 聚合酶II相互作用，調控異染色質的形成，而且在休眠細胞中，RNAi還能誘導RNA聚合酶I的釋放，轉錄過程中的另外一種酶，這能幫助休眠細胞維持靜止狀態。”

RNA聚合酶I的釋放來自rDNA遺傳物質區域，rDNA能編碼幫助組織核小體的RNA，這種DNA具有高度重復性，基因組中有多個它的拷貝。RNAi從rDNA區域釋放RNA聚合酶I，這樣就能放置靜止狀態下過多異染色質的積累。

“這項研究也許解釋了RNAi在干細胞中的關鍵作用，干細胞在大部分時間里都處于休眠狀態。同時也解釋了RNAi在癌細胞中的作用，因為有趣的是，癌癥發生常常伴隨著RNAi中的突變，”Martienssen說。