在植物中，約90％的小RNA是siRNA 它們來源于雙鏈前體。 根據(jù)長度分為21-nt，22-nt和24-nt。 屬于21-nt和22-nt類的siRNA主要來源于病毒RNA，轉(zhuǎn)座子和轉(zhuǎn)基因，并與AGO1結(jié)合以指導(dǎo)PTGS。 相反，24-nt siRNA主要與異色轉(zhuǎn)座因子（TEs）相關(guān)，并通過RNA介導(dǎo)的DNA甲基化（RdDM）在TGS中起作用
Biogenesis of siRNAs
21-nt和22-nt siRNA從病毒，轉(zhuǎn)座子，轉(zhuǎn)基因轉(zhuǎn)錄而來，還有一些通過Pol II從DNA斷裂區(qū)域轉(zhuǎn)錄（圖3）。這些異常的RNA通常缺少5'帽或3'聚腺苷酸化尾巴，使其成為RNA依賴的RNA聚合酶6（RDR6）的合適底物，從而將它們轉(zhuǎn)化為dsRNA 。 DCL4和DCL2分別將這些dsRNA切成21-nt和22-nt siRNA，通常將其摻入AGO1中以指導(dǎo)PTGS靶向切割的原始異常轉(zhuǎn)錄物。盡管DCL2和DCL4都可以處理RDR6依賴的dsRNA，但DCL4作用更強(qiáng)，導(dǎo)致21-nt siRNA的豐度很高，22-nt siRNA的含量低。但是，與DCL2處理過的22-nt siRNA相比，DCL4處理過的21-nt siRNA在招募RDR6觸發(fā)次級(jí)siRNA方面效率較低。還發(fā)現(xiàn)DCL4缺失或過表達(dá)DCL2導(dǎo)致22-nt siRNA的水平高于野生型，并增強(qiáng)了AGO1介導(dǎo)的PTGS對轉(zhuǎn)基因的活性；同樣，DCL2突變抑制擬南芥中siRNA和次級(jí)siRNA的積累。最新證據(jù)進(jìn)一步表明，擬南芥DCL2而非DCL4對于通過生成22nt siRNA并募集RDR6產(chǎn)生次級(jí)siRNA，傳遞PTGS信號(hào)。
屬于24-nt類的siRNA主要來自轉(zhuǎn)座子和重復(fù)元件（圖3）。它們通過需要Pol IV通過RdDM途徑在DNA甲基化和染色質(zhì)修飾中起重要作用。 植物特異性RNA聚合酶Pol IV在RdDM位點(diǎn)的26–45 nt單鏈上轉(zhuǎn)錄siRNA前體，從而啟動(dòng)了24 nt siRNA的生物發(fā)生。RDR2將前體序列復(fù)制成dsRNA，隨后被DCL3加工以產(chǎn)生24-nt siRNA雙鏈體。 HEN1使這些siRNA雙鏈體甲基化，24-nt siRNA雙鏈體在細(xì)胞核中被加工，然后被轉(zhuǎn)移到細(xì)胞質(zhì)中并整合到AGO4中。 去除siRNA *鏈后，將siRNA-AGO4復(fù)合物輸入回細(xì)胞核以介導(dǎo)TGS。
?除了這些依賴DCL的siRNA，在擬南芥中也發(fā)現(xiàn)了不依賴DCL的siRNA。 研究表明，一些siRNA與AGO4相關(guān)聯(lián)，并被3'至5'核酸外切酶修飾為一組具有相同5'端但3'端不同的異源siRNA。
Mode of action of siRNAs
siRNA通過PTGS和TGS抑制其靶標(biāo)的表達(dá)。 將Pol II和RDR6依賴性的21-nt和22-nt siRNA被優(yōu)先整合到AGO1中，以指導(dǎo)其靶標(biāo)的轉(zhuǎn)錄切割。通過從靶標(biāo)轉(zhuǎn)錄物中擴(kuò)增依賴RDR6的次級(jí)siRNA，沉默信號(hào)在植物中的系統(tǒng)傳播，暗示了植物防御的機(jī)制。除了PTGS外，一些依賴于Pol II和RDR6的siRNA，通常是那些來自轉(zhuǎn)座子的siRNA，也可以通過與AGO2或AGO6結(jié)合，通過非經(jīng)典的RdDM途徑介導(dǎo)靶位點(diǎn)的從頭DNA甲基化 。此外，當(dāng)依賴于Pol II和RDR6的dsRNA的豐度超過DCL2和DCL4的加工能力時(shí)，dsRNAs成為DCL3的可利用底物并產(chǎn)生24 nt siRNA，然后通過經(jīng)典的RdDM觸發(fā)轉(zhuǎn)座子沉默通路。
Pol IV和RDR2依賴的24 nt siRNA在很大程度上指導(dǎo)經(jīng)典的RdDM。形成siRNA-AGO4復(fù)合物后，植物特異性RNA聚合酶Pol V會(huì)在Pol IV轉(zhuǎn)錄位點(diǎn)附近產(chǎn)生長度約為50 nt的非編碼轉(zhuǎn)錄物，并且通過序列互補(bǔ)性招募siRNA-AGO4復(fù)合物。這進(jìn)一步募集了DNA甲基化轉(zhuǎn)移酶2（DRM2），以觸發(fā)CG，CHG和CHH序列的從頭DNA甲基化（H代表C，T或A）。 CHH甲基化的維持需要24-nt siRNA和RdDM，而DNA甲基轉(zhuǎn)移酶1（MET1）和染色體甲基化酶3（CMT3）分別以不依賴siRNA的方式維持CG和CHG甲基化。此外，24-nt siRNA定向的DNA甲基化主要發(fā)生在常染色質(zhì)臂上，因?yàn)镽dDM必需的一種必需蛋白質(zhì)，染色質(zhì)重塑蛋白（DRD1）的缺陷，在異色區(qū)上沒有功能性作用。 CMT2以不依賴siRNA的方式介導(dǎo)著絲粒附近的異色區(qū)域的DNA甲基化。盡管如此，CMT2基因座也產(chǎn)生了依賴于Pol IV和RDR2的24-nt siRNA，盡管其功能尚不清楚。
在大多數(shù)情況下，RdDM靶向基因間區(qū)域和轉(zhuǎn)座子。但是，還提出了依賴于24 nt siRNA的RdDM來調(diào)節(jié)某些蛋白質(zhì)編碼基因。據(jù)報(bào)道，核糖核酸酶III（RNase III）酶RNASE THREE-LIKE 2（RTL2）將dsRNA加工成> 24-nt siRNA雙鏈體，然后被DCL3進(jìn)一步加工成24-nt 。在功能喪失的rtl2突變體中，某些蛋白質(zhì)編碼基因與野生型相比顯示出降低的表達(dá)水平，并且植物顯示出發(fā)育缺陷，該缺陷可通過突變NRPD1來恢復(fù)，而NRPD1編碼Pol IV的最大亞基。
Biological functions of 24-nt transposable element (TE)-derived siRNAs
24nt TE衍生的siRNA的主要作用之一是指導(dǎo)繁殖過程中DNA甲基化的重新啟動(dòng)。在雌配子體中，中心細(xì)胞經(jīng)歷表觀遺傳的CHH甲基化消耗和TEs的活化，從而導(dǎo)致24 nt siRNAs進(jìn)入卵細(xì)胞后增強(qiáng)其中的DNA甲基化。在發(fā)育中的花粉中，小孢子中的CHH甲基化大量丟失，隨后在營養(yǎng)細(xì)胞中恢復(fù)，因?yàn)楦鞣NTE在營養(yǎng)性核中進(jìn)行了過渡性重新激活，并產(chǎn)生了依賴DRM2的24-nt siRNA CHH甲基化。這些發(fā)現(xiàn)突出了hc-siRNA（異質(zhì)小干擾RNA）在植物繁殖中的重要功能。
