Perturbation Analysis of Heterochromatin-Mediated Gene Silencing and Somatic Inheritance

Repetitive sequences in eukaryotic genomes induce chromatin-mediated gene-silencing of juxtaposed genes. Many components that promote or antagonize silencing have been identified, but how heterochromatin causes variegated and heritable changes in gene expression remains mysterious. We have used inducible mis-expression in the Drosophila eye to recover new factors that alter silencing caused by the bw^D allele, an insertion of repetitive satellite DNA that silences a bw⁺ allele on the homologous chromosome. Inducible modifiers allow perturbation of silencing at different times in development, and distinguish factors that affect establishment or maintenance of silencing. We find that diverse chromatin and RNA processing factors can de-repress silencing. Most factors are effective even in differentiated cells, implying that silent chromatin remains plastic. However, over-expression of the bantam microRNA or the crooked-legs (crol) zinc-finger protein only de-repress silencing when expressed in cycling cells. Over-expression of crol accelerates the cell cycle, and this is required for de-repression of silencing. Strikingly, continual over-expression of crol converts the speckled variegation pattern of bw^D into sectored variegation, where de-repression is stably inherited through mitotic divisions. Over-expression of crol establishes an open chromatin state, but the factor is not needed to maintain this state. Our analysis reveals that active chromatin states can be efficiently inherited through cell divisions, with implications for the stable maintenance of gene expression patterns through development.     

基因沉默

基因沉默 (ｇｅｎｅｓｉｌｅｎｃｉｎｇ)是指生物体中特定基因由于种种原因不表达。一方面 ,基因沉默是遗传修饰生物 (ｇｅｎｅｔｉｃａｌｌｙｍｏｄｉｆｉｅｄｏｒｇａｎｉｓｍｓ)实用化和商品化的巨大障碍 ,另一方面 ,基因沉默是植物抗病毒的一个本能反应 ,为用抗病毒基因植物工程育种提供了具有较大潜在实用价值的策略———ＲＮＡ介导的病毒抗性 (ＲＮＡ ｍｅｄｉａｔｅｄｖｉｒｕｓｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ,ＲＭＶＲ) [1～ 3] 。基因沉默现象首先在转基因植物中发现 ,接着在线虫、真菌、昆虫、原生动物以及老鼠中陆续发现。大量的研究表…     

基因沉默与生长发育

基因沉默是基因表达调控的一种重要机制,在各种生物中普遍存在。本文论述了基因沉默相关基因、机制及其与生长发育联系的最新研究进展。     

RNA诱导基因沉默

RNA沉默在动植物进化中起着重要作用,具有抵抗病毒入侵、抑制转座子活动等作用,并调控蛋白编码基因的表达。该文着重对RNA沉默现象的作用机制和模式、功能及其应用前景作一综述。     

多效生长因子（Pleiotrophin）基因沉默后的基因表达谱初步分析

多效生长因子（pleiotrophin,PTN指蛋白,Ptn指基因）是一种可同肝素结合的分泌性的生长/分化因子,具有刺激细胞粘附、迁移、存活、生长和分化等功能.我们前期研究发现,Ptn稳定沉默可以显著降低细胞的生长及成瘤能力.为进一步了解Ptn表达沉默后小鼠基因转录谱的变化,用小鼠表达谱芯片比较了对照及Ptn沉默细胞的基因表达差异.在检测的24 000个基因中,Ptn沉默后上调2倍以上的基因有240个,下调2倍以上的基因有129个.值得引起注意的是,在Ptn沉默的MEFs细胞中,同DDK综合症相关的基因家族,schlafen（Slfn）家族的Slfn 2、Slfn 3、Slfn 4以及基质金属蛋白酶（matrix metalloproteinase,MMP）家族的Mmp 3、Mmp 10、Mmp 13表达均显著上调;而可促进内皮细胞运动,参与血管发生的基因angiomotin(Amot)表达显著下调.通过研究,获得了一系列Ptn沉默后表达变化的基因信息.     

RNA干涉与基因沉默

双链RNA介导的遗传干涉的机制是1998年发现的,它通过双链RNA的介导特异性地降解相应序列的mRNA,从而导致转录后水平的基因沉默,到目前为止的真菌,拟南芥,线虫,锥虫,水螅,涡虫,果蝇,斑马鱼,小鼠等真核生物中都发现存在这一基因沉默机制,目前的研究表明,RNA干涉与植物中的共抑制（Cosuppression),真菌中的基因压制（quelling)很可能具有共同的基本分子机制,这也说明,很可能在进化的很早期阶段,生物就获得了这种机制,RNA干涉对于抵抗病毒入侵,抑制转座子活动等具有重要作用,对于生物体的发育和基因调控可能也有重要作用。     

病毒诱导烟草的基因沉默

病毒诱导基因沉默是利用RNA介导病毒防卫机制的一项技术。构建含有目的基因片段的人工改造病毒载体,通过农杆菌侵染导致植物内源目的基因沉默。为建立病毒诱导基因沉默体系,选用烟草脆裂病毒（TRV）和烟草为实验材料。构建了八氢番茄红素去饱和酶基因（PDS）的基因沉默病毒载体,病毒载体侵染结果显示目的基因PDS沉默导致烟草幼苗出现光漂白现象。采用RT-PCR的方法检测目的基因PDS的沉默效果,结果显示PDS基因mRNA被显著降解。该体系的建市有利于将来对植物基因进行高通量功能分析。