植物特有的4和5RNA聚合酶实为RNA聚合酶的异形体

　　据《科学日报》报道，与发现超人的真实身份就是Clark Kent（人们并不知道Clark Kent是超人）不一样，圣·路易斯、华盛顿大学（简称：WUSTL）的生物学家发现：2种至关重要的细胞成分、仅存在于植物中的核RNA聚合酶IV和V，实际上是所有真核生物（包括人类）中的一种重要的酶——RNA聚合酶II的特化形式！

　　“我们见证了活生生的进化，”医学博士Craig Pikaard说，他是WUSTL的艺术与科学学院的生物学教授。“几十年来，我们就已经知道所有真核生物中都有RNA Pol I、II、III，但知道植物中特有的RNA Pol IV和V还是过去数年的事。现在，我们已经清楚了这2个酶（IV和V）是Pol II经过数亿年进化而来的，这是对RNA聚合酶的进化的新认识，RNA聚合酶负责解码储存在染色体上的（遗传）信息。”

　　Pikaard实验室和太平洋西北大学国家实验室Ljiljana Paa-Toli领导的小组通过串联质谱这一复杂的技术来分析纯化好的Pol IV和V，发现两者均含有12个亚单位，且与Pol II的12个亚单位一一对应。Pol IV和V的一些亚单位与Pol II上对应的亚单位拥有相同的编码基因，但另外一些来自Pol II上已经变异了的基因的复制品。总之，4个Pol IV的亚单位与Pol II相对应的亚单位有区别，6个则完全不同；另外，Pol IV和V之间也有4个亚单位不相同。尽管如此，Pol IV和V的所有亚单位都是“挂在Pol II这棵树上的苹果”

　　本次发现很重要，因为它有助于我们更多的了解复杂生物体中RNA的作用。RNA聚合酶以DNA为模板制造RNA，它们是决定哪个基因开启或关闭的关键分子。比如Pol II，负责mRNA的生产，后者决定了细胞中每个蛋白质分子的氨基酸序列。虽然Pol IV和V由Pol II进化而来，但2者似乎不参与蛋白合成，甚至也不是维持生命所必需的，相反，它们在植物中专司基因沉默的作用。

　　这有助于防止某些可能有害的基因表达，比如病毒来源的“跳跃基因”——反转座子，还有侵犯核酸的，如复制型病毒的基因组。Pikaard实验室发现Pol IV是制造小干扰RNA（简称siRNA，能特异的沉默与其序列匹配的DNA）所必需的，而Pol V被认为能与染色体靶位点上的siRNA配对。

　　Pikaard和他的同事所做的工作有可能应用于临床治疗。比如基因治疗程序有时使用逆转录病毒作为载体来引入外源基因去取代被疾病损害的功能基因，一般把这外源基因叫做转基因，它能将受损的功能恢复一时半会儿，但不幸的是，它很快就被沉默掉了。植物中这种沉默过程有Pol IV和V的参与，Pikaard推测在非植物的真核生物中，Pol IV和V的这一沉默作用可能是由Pol II来完成的。 

　　此研究揭示了拟南芥中RNA Pol II、IV和V的亚单位构成，相关成果在线发表在2008年12月23日的《分子细胞》杂志上。他们的工作得到了NIH和美国能源部的
支持。

附注：
　　Pikaard所在的实验室于2005年发现Pol IV和V，后来一直致力于研究2者的功能。12月23日发表在《Molecular Cell》的论文是Pikaard实验室快速连续发表的3篇论文之一。在发表在2008年11月14日《Cell》杂志的论文中，Pikaard与他的同事解释了Pol IV和V如何协同、利用DNA的非编码区来防止毁灭性的、病毒来源的基因激活。然后他们在2008年12月4日的《Molecular Cell》发表的论文中宣布在核仁显性现象的研究中取得突破——在杂交植物或动物中核糖体RNA基因的整套亲本被沉默。那是首次揭示siRNA具有控制重要基因的剂量的作用，而不仅仅是有害基因，并且提示Pol IV和V在这一通路中可能发挥了作用。11月14日和12月4这2篇《Molecular Cell》的论文得到了NIH和国家科学基金的资助。