小干擾RNA（siRNA）對於真核生物的正常發育和免疫力至關重要。 植物產生的siRNA的長度為21、22或24個核苷酸。21和24個核苷酸分別介導信使RNA的切割和DNA甲基化，但22個核苷酸的siRNA的生物學功能仍然未知。
2020年4月29日，南方科技大學郭紅衛團隊在Nature 在線發表題為“Plant 22-nt siRNAs mediate translational repression and stress adaptation”的研究論文，該研究報告鑑定和表徵一組由植物中的DICER-LIKE 2（DCL2）蛋白產生的內源性22個核苷酸的siRNA。當胞質RNA衰變和DCL4不足時，由此形成的22個核苷酸的siRNA的大量積累會引起多效性生長障礙，包括嚴重的侏儒症，分生組織缺陷和色素沉著。
值得注意的是，編碼硝酸鹽還原酶的兩個基因NIA1和NIA2產生了將近一半的22個核苷酸的siRNA。產生22個核苷酸的siRNA會觸發基因沉默的擴增，並導致基因特異性和整體性的翻譯抑制。此外，這些22個核苷酸的siRNA優先在環境脅迫下積累，尤其是那些源自NIA1 / 2的siRNA，它們起著抑制翻譯，抑制植物生長和增強脅迫反應的作用。因此，該研究揭示了22個核苷酸的siRNA的獨特特性，並揭示了它們在植物適應環境脅迫中的重要性。
小RNA（sRNA）由不同的蛋白質產生，具有不同的長度，並通過不同的機制對細胞產生作用。通常，由Dicer家族的蛋白質將由依賴RNA的RNA聚合酶和髮夾微RNA（miRNA）的前體產生的細胞雙鏈RNA（dsRNA）的前體裂解為20-24核苷酸（nt）sRNA雙鏈體。sRNA雙鏈體的一條鏈被加載到Argonaute（AGO）蛋白中，形成RNA誘導的沉默複合物（RISC）。
破壞細胞質RNA衰減和DCL4會觸發22nt siRNA的大量生產，並導致生長障礙(圖源自Nature )
擬南芥基因組包含四個Dicer樣（DCL）蛋白，DCL1至DCL4，具有多種作用。DCL1是miRNA生物合成所需的主要DCL蛋白，miRNA靶向同源RNA進行切割和/或翻譯抑制。DCL3將dsRNA前體裂解為24-nt siRNA，後者參與RNA定向的DNA甲基化。DCL4是產生21個核苷酸的siRNA所需的，指導mRNA的切割。人們認為DCL2調節病毒22-nt siRNA的生物發生。
儘管21-和24-nt siRNA的作用已廣為人知，但內源性22-nt siRNA的缺乏極大地限制了它們的研究。在這裡，該研究通過使用產生大量此類分子的遺傳突變體，探索了22-nt siRNA的生物學作用和調控機制。
22-nt siRNA抑制mRNA翻譯(圖源自Nature )
在這裡該研究鑑定和表徵一組由植物中的DICER-LIKE 2（DCL2）蛋白產生的內源性22個核苷酸的siRNA。當胞質RNA衰變和DCL4不足時，由此形成的22個核苷酸的siRNA的大量積累會引起多效性生長障礙，包括嚴重的侏儒症，分生組織缺陷和色素沉著。
22nt siRNA抑制翻譯模型及其在植物逆境適應中的作用(圖源自Nature )
值得注意的是，編碼硝酸鹽還原酶的兩個基因NIA1和NIA2產生了將近一半的22個核苷酸的siRNA。產生22個核苷酸的siRNA會觸發基因沉默的擴增，並導致基因特異性和整體性的翻譯抑制。此外，這些22個核苷酸的siRNA優先在環境脅迫下積累，尤其是那些源自NIA1 / 2的siRNA，它們起著抑制翻譯，抑制植物生長和增強脅迫反應的作用。因此，該研究揭示了22個核苷酸的siRNA的獨特特性，並揭示了它們在植物適應環境脅迫中的重要性。
參考消息：
https://doi.org/10.1038/s41586-020-2231-y
