基因沉默

2021年2月28日发(作者：包皮炎的症状)
定义：基因沉默（
gene
silencing
）是指生物体中特定基因由 于种种原因不表达
或者是表达减少的现象。基因沉默现象首先在转基因植物中发现，接着在线虫、
真菌、水螅、果蝇以及哺乳动物中陆续发现。

基因沉默机制：

外源基因 进入细胞核后，
会受到多种因素的作用，
根据其作用机制和水平不同可
分为三种：位置效应
（
position
effect
）
，
转录水平的基因沉默
(tranional
gene
silencing, TGS
）和转录后水平的基因沉默
(post-tranional gene silencing,
PTGS).


a.
位置效应是指基因 在基因组中的位置对其表达的影响
.
外源基因进入细胞
核后首先整合到染色质上，其整 合位点与表达有密切的关系
.
如果整合到甲基化
程度高、转录活性低的异染色质上，一 般不能表达；如果整合到甲基化程度低、
转录活性高的常染色质上，其表达受两侧
DNA
序列的影响
.
植物基因组常是由具
有相似
GC
含量
DNA
的片段相互嵌合在一起的，外源基因的插入打乱了它们正常
的组合
.
例如，玉 米中
AI
基因的
GC
含量为
52.5
％，而在转
AI
基因沉默的矮牵
牛中，
AI
基因两侧
DNA
序列的GC
含量分别为
26%
和
23%
，明显低于
52.5< br>％，另
外，
AI
基因是超甲基化的，但其两侧序列的甲基化程度则不高
.
在许多其他转基
因沉默的植株中也发现了类似现象
.
这表明生物体可以通过 外源基因与其两侧序
列
GC
含量的差别来识别外源基因，激活甲基化酶，使外源序列甲 基化而降低其
转录活性
.


b.
转录水平的基因沉默是
DNA
水平上基因调控的结果，
主要是由启动子甲基
化或导入基因异染色质化 所造成的
.
二者都和转基因重复序列有密切关系
.


重 复序列可导致自身甲基化
.
外源基因如果以多拷贝的形式整合到同一位点
上，形成首尾 相连的正向重复
(direct repeat)
或头对头、尾对尾的反向重复
(inverted repeat)
， 则不能表达
.
而且拷贝数越多，基因沉默现象越严重
.
这种
重复序列 诱导的基因沉默
(repeat-induced gene silencing, RIGS)
与在真菌中
发现的重复序列诱导的点突变
（
repeat- induced
point
mutation,
RIP
）
相类 似，
均可能是重复序列间自发配对，
甲基化酶特异性地识别这种配对结构而使其甲基
化 ，从而抑制其表达
.
此外，重复序列间的相互配对还可以导致自身的异染色质
化
.
其机理可能是异染色质化相关蛋白质识别重复序列间配对形成的拓扑结构，
与之结合，并将重复序列牵引到异染色质区，
或直接使重复序列局部异染色质化
.


c.
转录后水平的基因沉默是
RNA
水平基因调控的结果，
比转录水平的基因沉
默更普遍
.
特别是共抑制（
cosuppressio n
）现象尤是研究的热点
.
共抑制是指在
外源基因沉默的同时，与其同源的内 源
DNA
的表达也受到抑制
.
转录后水平的基
因沉默的特点是外源基 因能够转录成
mRNA
，但正常的
mRNA
不能积累，也就是说
mR NA
一经合成就被降解或被相应的反义
RNA
或蛋白质封闭，
从而失去功能< br>.
这可
能是由于同源或重复的基因表达了过量
mRNA
的结果
.Dawson
提出，细胞内可能
存在一种
RNA
监视机制用以排除过量的< br>RNA.
当
mRNA
超过一定的域值后，就引
发了这一机制
.
特异性的降解与外源基因同源的所有
RNA.
此外，过量的
RNA
也
可能和同源的
DNA
相互作用导致重新甲基化
(de novo methylation)
，使基因失
活
.


上述三种 机制并不是独立的，而是相互关联的
.
基因沉默机制在核酸水平上
均是
DNA -DNA,
DNA-RNA
，
RNA- RNA
相互作用的结果，所以人们认为对基因沉默机