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鱼腥藻PCC7120是一种丝状固氮蓝藻,在缺乏氮盐时分化出异形胞进行固氮。以gfp作为报告基因鉴定了一个特殊的启动子,该启动子位于基因all3642(ftsH基因之一)编码区内部,并且下游没有开放阅读框,可能驱动一个反义RNA的转录。缺失分析表明其转录起始位点位于克隆的全长片段的3’末端附近。5-RACE确定了反义RNA的转录起始于染色体4394967bp的碱基G,3-RACE确定它的转录终止于染色体4395199 bp的碱基T和染色体4395148 bp的碱基G,证实其确是位于all3642的内部、长度为233nt或182nt的反义RNA,命名为a-ftsH。Northern blot杂交证明all3642探针一般只可检测到两个大小不同的转录本,~1.9-kb RNA对应all3642的转录本,而~0.23-kb RNA则对应其中一个a-ftsH。
在鱼腥藻PCC7120野生型中过量表达α-ftsH导致all3642和另一个ftsH基因alr1261的mRNA水平显著下降。在鱼腥藻PCC7120中这两个ftsH基因的核苷酸序列存在一定的同源性,α-ftsH序列与all3642 mRNA序列能完全互补配对,而与alr1261 mRNA的部分序列互补配对。但是,在野生型中过量表达α-ftsH对应的正义序列,同样也观察到这2个ftsH基因mRNA水平的下降。在鱼腥藻PCC7120中分别敲除了3个RNaseⅢ的编码基因all4107、alr0280和alr1158,得到分离完全的突变株all4107::C.CE2,alr0280::C.E1和alr1158::C.E1。在3个RNaseⅢ基因的突变株中过量表达α-ftsH仍然能够导致all3642和alr1261的mRNA水平下降,至少说明单个RNaseⅢ缺失不能影响反义RNA对ftsH mRNAs的效应。在突变株all4107::C.CE2中过量表达正义序列与野生型没有区别,但在突变株alr0280::C.E1和alr1158::C.E1中,过量表达正义序列基本不能削弱all3642和alr1261的mRNA水平,表明alr0280和alr1158编码的RNaseⅢ参与正义RNA对ftsH mRNA的下调。基于α-ftsH序列构建了两个用以在细胞内转录短发夹RNA(shRNA)的质粒,导入野生型中发现也能够引起all3642和alr1261的mRNA的下调。以Western blot检测FtsH水平进一步证明以上反义、正义和短发夹RNA对ftsH表达的抑制效应。
本研究发现了鱼腥藻PCC7120的ftsH基因之一all3642存在反义RNA。与传统的反义RNA不同,该反义RNA和相应的正义RNA都具有下调ftsh表达的效应,短发夹RNA结构也有抑制效应。尤其是正义RNA的作用依赖于两种RNaseⅢ。这种现象十分类似真核生物的RNA干扰。