此外许多研究还显示RNAi 信号可以越过胞间屏障向其他细胞和组织扩散, 在植物中, RNAi 信号可以通过两种途径在细胞间传递: ①短距离的相邻细胞之间的传递, 植物细胞之间有着非常丰富的连接---胞间连丝, 沉默信号(如siRNA 分子)可以通过胞间连丝在细胞间传递; ②沉默信号还可以通过植物里纵横交错的脉管系统进行长距离的传送。而在动物中, RNAi 信号的扩散需要特殊的蛋白参与, 最近Hunter 等在线虫中鉴定出了一种与沉默信号传播相关的蛋白, 它是由sid21 基因编码的一种跨膜蛋白, 能在膜上形成跨膜通道供沉默信号通过, SID21 蛋白同源物在果蝇中不存在, 但有研究表明在哺乳动物中存在SID21 蛋白同源物。
2.RNAi 机制相关基因和酶
生命过程中的RNAi 现象受多种基因和酶的调节。通过对链孢酶(N. crassa) 、网柱原虫(Dictoyostelium) 、果蝇、线虫、拟南芥等的研究, 人们对与RNAi 相关的基因和酶有了一定的了解。在链孢酶中, qde21 基因编码的QDE21 蛋白是RdRP 的同源物 , qde22 基因编码Argonaute 家族的一个成员。在网柱原虫中发现了3 个RdRP的同源物, 其中两个由rrpA 和rrpB 基因编码, 但只有rrpA 编码的酶参与RNAi 过程。在线虫中已鉴定出至少有六个基因( rde21 ,rde22 , rde23 , rde24 , mut27 , ego21) 与RNAi 过程相关, 这些基因突变可导致RNAi 现象缺失(RNAi deficient) , 其中RDE21 蛋白与链孢酶中的QDE22 以及植物中的AGO21 同源, 同属于Argonaute 家族。mut27 编码一种具有3' →5'外切核酸酶活性的蛋白, ego21 基因编码RdRP 同源物,如果发生突变将造成某些胚系(germline) 基因沉默解除, 最终导致胚系发育缺陷, 这也表明RNAi机制与发育存在一定关系。另外研究者还发现smg22 、smg25 、smg26 基因与RNAi 效应的维持相关, smg22 编码一种依赖于ATP 的RNA 解旋酶,可能参与RNAi 过程中siRNA 双链的解开。在拟南芥中, sde23 基因编码一个与线虫SMG22 相似的RNA 解旋酶, 参与PTGS 过程,而sde21 编码蛋白介导转入基因的沉默, 与PTGS无关。除上述基因之外, 还有一些重要的基因产物也参与RNAi 过程, 如线虫中编码Dicer 酶的dcr21 基因, Dicer 在RNAi 起始阶段负责将长的dsRNA切割为siRNA , 对RNAi 过程至关重要。虽然目前已经发现了与RNAi 机制相关的几十个基因, 但RNAi 是一个极为复杂的生物学过程, 一定会有更多参与RNAi 过程的基因和酶被逐步发现。
3.RNAi 的生物学功能
RNAi 机制依赖于siRNA 反义链与靶序列之间严格的碱基配对, 所以具有很强的特异性, 研究表明RNAi 机制除了参与转录后对mRNA 的稳定性调节(即转录后基因沉默) 之外, 还与其他重要的生物学过程有关。
3.1 通过组蛋白甲基化影响染色质结构
最近, Volpe等利用裂殖酵母(S. pombe) ,发现整合入着丝粒区的转基因表达总被抑制, 他们称此现象为"着丝粒沉默" (cent romeric silencing) , 随后发现着丝粒沉默是由于此区域核小体组蛋白H3 的Lys29 甲基化后引起染色质凝集所致,并证明与RNAi 相关的基因突变可使组蛋白H3 甲基化消失, 同时使着丝粒沉默现象消除。由此可知, 至少在裂殖酵母中, RNAi 机制可通过组蛋白甲基化改变染色质结构造成着丝粒区域基因沉默。与此同时Bartel等从裂殖酵母中分离出了一种与着丝粒区序列同源的小RNA 分子, 将其命名为异染色质siRNA , 并推测"着丝粒沉默"是由siRNA造成的序列同源区组蛋白甲基化所致, 即在着丝粒区域, DNA 一条链连续表达, 而另一条链间断表达, 两条链的转录本互补形成dsRNA , 然后通过RNAi 机制形成siRNA , siRNA 引导甲基转移酶到序列同源的着丝粒区, 使组蛋白甲基化, 最终导致染色质结构改变, 从而调节基因活性。
