所有有性繁殖多細(xì)胞生物體都依賴于卵子來(lái)支持早期的生命。加州大學(xué)圣地亞哥醫(yī)學(xué)院及Ludwig癌癥研究所的研究人員利用微小線蟲(chóng)作為模型，更好地了解了卵子僅借助于已存在的物質(zhì)實(shí)現(xiàn)胚胎發(fā)育的機(jī)制。發(fā)表在3月24日《細(xì)胞》（Cell）雜志上的這項(xiàng)研究，揭示出了小分子RNA(Small RNAs)和輔助蛋白在微調(diào)卵子發(fā)育中所起的作用。

加州大學(xué)圣地亞哥醫(yī)學(xué)院教授、Ludwig癌癥研究所圣地亞哥分部成員Arshad Desai博士說(shuō)：“卵子不同于其他的生長(zhǎng)細(xì)胞，在細(xì)胞分裂發(fā)生之前利用營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)建造了細(xì)胞團(tuán)。例如，青蛙卵不生長(zhǎng)，只是通過(guò)分裂成越來(lái)越小的細(xì)胞生成了大約3000個(gè)細(xì)胞，我們很有興趣想了解卵子是如何做到這一點(diǎn)的。”

這項(xiàng)研究更進(jìn)一步地認(rèn)識(shí)了小RNAs及它們影響細(xì)胞功能的機(jī)制，證實(shí)小分子RNAs與一種叫做Argonaute的酶一起發(fā)揮作用幫助構(gòu)建了完美的線蟲(chóng)卵。新研究是建立在早先的一項(xiàng)研究工作基礎(chǔ)之上：一種特殊的Argonaute蛋白CSR-1在卵子受精后影響了胚胎第一次分裂的染色體分布。

以往的一項(xiàng)研究表明，通過(guò)幫助限定著絲粒——在細(xì)胞分裂過(guò)程中染色體上幫助分配它們的特化區(qū)域，CSR-1影響了細(xì)胞分裂。然而在這項(xiàng)研究中，研究人員發(fā)現(xiàn)在早期胚胎中CSR-1并沒(méi)有控制著絲粒形成。相反他們發(fā)現(xiàn)CSR-1對(duì)于構(gòu)建紡錘體至關(guān)重要。紡錘體是單細(xì)胞分裂為兩個(gè)子細(xì)胞時(shí)負(fù)責(zé)分配染色體的細(xì)胞機(jī)器。

紡錘體是由稱作為微管的小蛋白繩索構(gòu)成。紡錘體微管連接到染色體的著絲粒區(qū)域，幫助將染色體分開(kāi)。當(dāng)研究人員從細(xì)胞中除去CSR-1酶時(shí)，他們看到了紡錘體缺陷。他們追查這一缺陷至分解微管的另一種酶生成過(guò)量。

這一研究發(fā)現(xiàn)促使研究人員更仔細(xì)查看了CSR-1和相關(guān)小分子RNAs在“微調(diào)”卵成分中所起的作用。他們發(fā)現(xiàn)小分子RNAs引導(dǎo)CSR-1靶向了隨后切割的信使RNA。這一信使RNA攜帶著編碼幫助構(gòu)建卵子的蛋白質(zhì)的遺傳指令。通過(guò)改變結(jié)合CSR-1酶的小分子RNAs數(shù)量，卵子可以精確調(diào)節(jié)物質(zhì)成分以支持胚胎發(fā)育。

盡管CSR-1只存在于線蟲(chóng)中，小鼠也利用了Argonaute蛋白和小分子RNAs控制它們的卵子成分。

“由于卵子基因組必需保持未定型狀態(tài)及能夠生成生物體中不同組織類型的能力，卵子需要一種特殊的方法來(lái)控制儲(chǔ)存物質(zhì)的生成以支持胚胎發(fā)育。我們的研究表明，這是由一個(gè)小分子RNA- Argonaute系統(tǒng)來(lái)完成，”論文的第一作者、Desai實(shí)驗(yàn)室博士后研究生Adina Gerson-Gurwitz說(shuō)。

小分子RNA指的是一類長(zhǎng)度在20～30nt的RNA分子,幾乎存在于所有的生物體中。小分子 RNA包括：miRNA、ncRNA、siRNA、snoRNA、piRNA、rasiRNA等等。小分子RNA能夠調(diào)控基因的表達(dá)，在細(xì)胞的生長(zhǎng)、發(fā)育、代謝等基礎(chǔ)生物學(xué)過(guò)程中扮演著重要的角色，甚至在癌癥等相關(guān)疾病形成過(guò)程中起著關(guān)鍵的作用。

小分子RNA介導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄后基因調(diào)控是一種新型的基因調(diào)控機(jī)制。來(lái)自中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院、清華大學(xué)的研究人員在新研究中證實(shí)，在擬南芥中cma33 / XCT通過(guò)調(diào)節(jié)Dicer-Like（DCL）基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)控了小RNA(sRNA)的生成。這一研究發(fā)現(xiàn)發(fā)表在2015年8月的Molecular Plant雜志上。

2016年2月來(lái)自東京大學(xué)的一個(gè)研究小組鑒別出了一種叫做“Trimmer”酶，其參與生成了保護(hù)生殖細(xì)胞基因組免遭不必要遺傳重寫的一類小RNA。東京大學(xué)分子與細(xì)胞生物科學(xué)研究所的助理研究員Natsuko Izumi和教授Yukihide Tomari及同事們，鑒別出了從前未知的一種核糖核酸酶是蠶卵巢細(xì)胞中的修剪蛋白“Trimmer”。他們的數(shù)據(jù)顯示，Trimmer并非單獨(dú)行動(dòng)，還需要一種PIWI相關(guān)蛋白：Papi一起來(lái)修剪pre-piRNAs的末端。并且，他們證實(shí)修剪pre-piRNAs對(duì)于piRNAs功能極為重要，并有可能發(fā)生在線粒體的表面。

一些人類饑荒和動(dòng)物研究的證據(jù)表明，饑餓可以影響挨餓個(gè)體后代的健康。但人們卻一直并不清楚這樣的一種獲得性性狀是如何從一代向下一代傳遞的。一項(xiàng)線蟲(chóng)新研究證實(shí)，饑餓可以誘導(dǎo)一些小RNAs發(fā)生特異性的改變，這些改變至少可以遺傳三代，且這似乎沒(méi)有任何DNA的參與。相關(guān)論文發(fā)表在2014年7月的Cell雜志上。