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牵牛花和RNA干扰

来源:科学时报 作者: 2006-12-21
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摘要: RNAi现象的首次发现,是在外源的多拷贝转基因被引入牵牛花后所激起的一个特定序列的基因沉默响应。1ColdSpringHarborLaboratory,WatsonSchoolofBiologicalSciences,1BungtownRoad,ColdSpringHarbor,NY11724,USA。1WatsonSchoolofBiologicalSciences,1BungtownRoad,ColdSpringHarbor,NY11724,USA。2KeckStructuralB......


        RNAi现象的首次发现,是在外源的多拷贝转基因被引入牵牛花后所激起的一个特定序列的基因沉默响应。RNAi导致了封面上的花的双色彩图案。Argonaute是RNAi效应复合体中的标志组分,本期封面上登载了它的晶体结构,其中PAZ域用蓝色显示,PIWI域用紫色显示。本期《科学》还刊登了曾于7月29日发表的两篇有关的研究文章,以及一篇相关的研究评述。



Argonaute  Journeys  into  the  Heart  of  RISC

Erik  J.  Sontheimer  and  Richard  W.  Carthew

Identifying  the  "slicer"  component  of  the  RNA-induced  silencing  complex  (RISC)  complex  has  been  a  major  goal  of  those  interested  in  the  RNA  interference  pathway  of  gene  silencing.  In  their  Perspective,  Sontheimer  and  Carthew  discuss  a  pair  of  recent  studies  (Liu  et  al.,  Song  et  al.)  that  identify  the  protein  Argonaute2  as  the  slicer  element  of  RISC  that  cleaves  target  messenger  RNAs.





Argonaute2  Is  the  Catalytic  Engine  of  Mammalian  RNAi  

Jidong  Liu,1*  Michelle  A.  Carmell,1,2*  Fabiola  V.  Rivas,1  Carolyn  G.  Marsden,1  J.  Michael  Thomson,3  Ji-Joon  Song,1  Scott  M.  Hammond,3  Leemor  Joshua-Tor,1  Gregory  J.  Hannon1  



Gene  silencing  through  RNA  interference  (RNAi)  is  carried  out  by  RISC,  the  RNA-induced  silencing  complex.  RISC  contains  two  signature  components,  small  interfering  RNAs  (siRNAs)  and  Argonaute  family  proteins.  Here,  we  show  that  the  multiple  Argonaute  proteins  present  in  mammals  are  both  biologically  and  biochemically  distinct,  with  a  single  mammalian  family  member,  Argonaute2,  being  responsible  for  messenger  RNA  cleavage  activity.  This  protein  is  essential  for  mouse  development,  and  cells  lacking  Argonaute2  are  unable  to  mount  an  experimental  response  to  siRNAs.  Mutations  within  a  cryptic  ribonuclease  H  domain  within  Argonaute2,  as  identified  by  comparison  with  the  structure  of  an  archeal  Argonaute  protein,  inactivate  RISC.  Thus,  our  evidence  supports  a  model  in  which  Argonaute  contributes  "Slicer"  activity  to  RISC,  providing  the  catalytic  engine  for  RNAi.  



1  Cold  Spring  Harbor  Laboratory,  Watson  School  of  Biological  Sciences,  1  Bungtown  Road,  Cold  Spring  Harbor,  NY  11724,  USA.

2  Program  in  Genetics,  Stony  Brook  University,  Stony  Brook,  NY  11794,  USA.

3  Department  of  Cell  and  Developmental  Biology,  University  of  North  Carolina,  Chapel  Hill,  NC  27599,  USA.





Crystal  Structure  of  Argonaute  and  Its  Implications  for  RISC  Slicer  Activity  

Ji-Joon  Song,1,2  Stephanie  K.  Smith,2  Gregory  J.  Hannon,1  Leemor  Joshua-Tor1,2*  

Argonaute  proteins  and  small  interfering  RNAs  (siRNAs)  are  the  known  signature  components  of  the  RNA  interference  effector  complex  RNA-induced  silencing  complex  (RISC).  However,  the  identity  of  "Slicer,"  the  enzyme  that  cleaves  the  messenger  RNA  (mRNA)  as  directed  by  the  siRNA,  has  not  been  resolved.  Here,  we  report  the  crystal  structure  of  the  Argonaute  protein  from  Pyrococcus  furiosus  at  2.25  angstrom  resolution.  The  structure  reveals  a  crescent-shaped  base  made  up  of  the  amino-terminal,  middle,  and  PIWI  domains.  The  Piwi  Argonaute  Zwille  (PAZ)  domain  is  held  above  the  base  by  a  "stalk"-like  region.  The  PIWI  domain  (named  for  the  protein  piwi)  is  similar  to  ribonuclease  H,  with  a  conserved  active  site  aspartate-aspartate-glutamate  motif,  strongly  implicating  Argonaute  as  "Slicer."  The  architecture  of  the  molecule  and  the  placement  of  the  PAZ  and  PIWI  domains  define  a  groove  for  substrate  binding  and  suggest  a  mechanism  for  siRNA-guided  mRNA  cleavage.  



1  Watson  School  of  Biological  Sciences,  1  Bungtown  Road,  Cold  Spring  Harbor,  NY  11724,  USA.

2  Keck  Structural  Biology  Laboratory,  Cold  Spring  Harbor  Laboratory,  1  Bungtown  Road,  Cold  Spring  Harbor,  NY  11724,  USA.

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