從細(xì)菌到人類，生物體都必須要保護(hù)自身對(duì)抗稱作為轉(zhuǎn)座子的寄生遺傳元件，并且賭注下得很大。這些DNA片段可在基因組中四處跳躍破壞基因，其可以造成極大的破壞因此細(xì)胞有專門的監(jiān)視機(jī)制來抑制它們。

為了保護(hù)后代對(duì)抗基因組破壞，這些天然防御系統(tǒng)發(fā)生缺陷通常會(huì)導(dǎo)致不育不孕。在動(dòng)物中，對(duì)抗搗亂轉(zhuǎn)座子的主要防御是piRNA(PIWI-interacting RNA)信號(hào)通路。

在新研究中，冷泉港實(shí)驗(yàn)室(CSHL)教授、劍橋大學(xué)CRUK劍橋?qū)W院教授Cambridge Institute領(lǐng)導(dǎo)科學(xué)家們，鑒別出Piwi系統(tǒng)利用一種蛋白質(zhì)將細(xì)胞的基因沉默機(jī)器引導(dǎo)到了基因組中的正確位點(diǎn)，使得它能夠讓轉(zhuǎn)座子失活，且不會(huì)干擾生物體自身的基因。

Hannon的同事們開玩笑地將這一蛋白命名為巴諾拉米斯(PANORAMIX)，Panoramix是漫畫書中的著名人物，他能賦予其他人巨大的能力。

在生殖細(xì)胞中活化的piRNA信號(hào)通路是一個(gè)雙層防御系統(tǒng)。最直接的防線發(fā)現(xiàn)并毀壞轉(zhuǎn)座子RNA拷貝，第二機(jī)制找到基因組中的轉(zhuǎn)座子，用化學(xué)信號(hào)標(biāo)記它指示細(xì)胞安全地關(guān)閉它們。“這兩個(gè)控制模式盡可能緊緊地鉗制住了這一系統(tǒng)，”Hannon說。

在當(dāng)前的研究中，Hannon和同事們將焦點(diǎn)放在了化學(xué)標(biāo)記轉(zhuǎn)座子DNA的系統(tǒng)上。這種情況發(fā)生在轉(zhuǎn)座子元件準(zhǔn)備移動(dòng)之時(shí)，此時(shí)基因組中的轉(zhuǎn)座子DNA轉(zhuǎn)錄為了RNA。

Hannon解釋說，Piwi系統(tǒng)面對(duì)的挑戰(zhàn)是要找出這些看起來很像生物體自身基因的序列標(biāo)記它們，使得細(xì)胞能夠利用按需要關(guān)閉自身基因的相同機(jī)器來識(shí)別出它們。稱作為piRNA的小RNA分子被認(rèn)為在RNA拷貝出現(xiàn)時(shí)負(fù)責(zé)找到轉(zhuǎn)座子，但接下來的步驟卻無法解釋。“我們現(xiàn)找到這一轉(zhuǎn)座子特異性信號(hào)通路與細(xì)胞普遍抑制機(jī)器之間的聯(lián)系，”Hannon說。

科學(xué)家們有一張清單列明了被認(rèn)為有可能發(fā)揮這一作用的分子，Hannon實(shí)驗(yàn)室的博士后研究人員余洋（Yang Yu，音譯）著手測(cè)試了它們。當(dāng)Piwi系統(tǒng)沉默它們的自然靶標(biāo)時(shí)是如此的快速，以致科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)幾乎不可能追蹤它的組件。因此，余洋構(gòu)建了一個(gè)人造Piwi靶標(biāo)，然后將Piwi系統(tǒng)不同的元件連接到它上面來監(jiān)測(cè)接下來發(fā)生的事情。

在大多數(shù)情況下，細(xì)胞都將編碼靶標(biāo)的DNA片段視作是自身的基因。但當(dāng)Panoramix連接人造靶RNA時(shí)，它能夠阻止外源DNA片段轉(zhuǎn)錄。研究顯示一旦啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄，Panoramix便會(huì)招募細(xì)胞基因沉默機(jī)器來關(guān)閉局部的轉(zhuǎn)錄、標(biāo)記插入DNA，確保它將保持關(guān)閉，甚至是在后代中。

Hannon說：“這是一種非常特殊的現(xiàn)象。Panoramix召喚了細(xì)胞基因沉默機(jī)器，卻沒有影響果蠅自身任何基因的活性。”

Hannon說，盡管在哺乳動(dòng)物中沒有發(fā)現(xiàn)Panoramix蛋白，極有可能人類和其他動(dòng)物具有一種相關(guān)蛋白發(fā)揮了相同的作用。