來(lái)自美國(guó)麻省大學(xué)醫(yī)學(xué)院,，英國(guó)牛津大學(xué)等處的研究人員發(fā)現(xiàn)DEAD-box家族蛋白中兩個(gè)成員：UAP56和Vasa在piRNA生成和功能行使過(guò)程中扮演了重要角色，并指出了一種新型核周轉(zhuǎn)錄沉默機(jī)制,。相關(guān)成果公布在Cell雜志上。
文章的通訊作者分別是麻省大學(xué)醫(yī)學(xué)院生物信息學(xué)和整合生物學(xué)部的翁志萍(Zhiping Weng)教授,，以及細(xì)胞及發(fā)育動(dòng)態(tài)部的William E. Theurkauf教授,。翁志萍早年畢業(yè)于中國(guó)科技大學(xué)，1997年獲得美國(guó)波士頓大學(xué)醫(yī)學(xué)工程博士學(xué)位,，翁志萍博士在2003年,，她畢業(yè)六年以后，獲聘麻省大學(xué)醫(yī)學(xué)院終身副教授,，她由博士畢業(yè)到成為終身副教授所花費(fèi)的時(shí)間要遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于平均值,。當(dāng)時(shí)，她也以32歲的年齡成為波士頓大學(xué)歷史上最年輕的具有終身職稱的教授之一,。
基因組完整性對(duì)于生物體和物的維持均至關(guān)重要,。而基因組中大量存在的轉(zhuǎn)座子等DNA移動(dòng)元件則有可能對(duì)生物體遺傳完整性和穩(wěn)定性造成巨大的威脅而引發(fā)基因組突變。盡管有研究表明生物體通常會(huì)利用稱為Piwi互作RNAs(piRNAs) 的特異性小RNA分子引導(dǎo)蛋白質(zhì)去沉默基因組中的轉(zhuǎn)座子,，然而到現(xiàn)在為止科學(xué)家對(duì)于這一關(guān)鍵性的生物系統(tǒng)對(duì)應(yīng)侵入新轉(zhuǎn)座子的機(jī)制還并不是很清楚,。
去年翁教授與Theurkauf教授曾發(fā)表Cell文章，揭示了基因組保護(hù)自身免受DNA寄生序列入侵的分子機(jī)制,，他們利用包含新一代測(cè)序技術(shù)的跨學(xué)科方法,，獲得了不育的雜交果蠅在不同的發(fā)育階段的全基因組序列。
研究人員發(fā)現(xiàn)一個(gè)ATP依賴的RNA解旋酶家族：DEAD-box家族蛋白參與RNA的各種代謝過(guò)程如RNA二級(jí)結(jié)構(gòu)變換,，轉(zhuǎn)錄起始,，線粒體RNA剪接，核糖體和剪接體裝配、mRNA降解以及維持mRNA的穩(wěn)定性等,，其中UAP56涉及了mRNA剪接以及輸入,，而另外一種DEAD-box蛋白：Vasa則在piRNA生成，定位,，與PIWI蛋白Ago3和Aub的結(jié)合密切相關(guān),。
在最新這篇文章中，研究人員發(fā)現(xiàn)UAP56定位在piRNA基因簇上,，并在基因簇轉(zhuǎn)錄過(guò)程中扮演了重要角色,，為了驗(yàn)證這一觀點(diǎn)，研究人員又進(jìn)行了uap56突變研究,，發(fā)現(xiàn)這種突變會(huì)阻礙基因簇定位,，干擾轉(zhuǎn)座子沉默機(jī)制。
并且Vasa也參與到了這個(gè)過(guò)程中——研究人員發(fā)現(xiàn)基因組轉(zhuǎn)錄子即能與Vasa免疫共沉,，也能與UAP56發(fā)生作用,，因此，研究人員認(rèn)為這兩者均是piRNA生成過(guò)程中,，跨越核膜的關(guān)鍵作用因子,，對(duì)于piRNA的功能行使具有重要意義。
此前這一研究組還曾對(duì)不育的雜交果蠅在不同的發(fā)育階段的全基因組序列進(jìn)行分析,，發(fā)現(xiàn)在這些雜交果蠅的后代中,，新轉(zhuǎn)座子激發(fā)了一個(gè)破壞全部piRNA機(jī)制的反應(yīng)。不僅新導(dǎo)入的轉(zhuǎn)座子在基因組中跳躍導(dǎo)致了所預(yù)期的問(wèn)題,，果蠅基因組中的120多個(gè)轉(zhuǎn)座子中的大多也變得活躍起來(lái),。
當(dāng)這些雜交果蠅長(zhǎng)大時(shí)，新轉(zhuǎn)座子和所有存在的固有轉(zhuǎn)座子均被關(guān)閉,，生育能力得以恢復(fù),。就P因子而言，結(jié)果是果蠅學(xué)會(huì)了處理從父本遺傳的piRNA轉(zhuǎn)錄物,，并將他們轉(zhuǎn)變?yōu)槌墒斓?piRNAs 來(lái)沉默這種轉(zhuǎn)座子,。與之相反的是，固有轉(zhuǎn)座子跳躍到了piRNA 基因簇中,，通過(guò)改變其結(jié)構(gòu),，生成新的 piRNAs來(lái)沉默固有元件。(生物谷Bioon.com)
DOI:10.1016/j.cell.2012.09.040
PMC:
PMID:
UAP56 Couples piRNA Clusters to the Perinuclear Transposon Silencing Machinery
Fan Zhang, Jie Wang, Jia Xu, Zhao Zhang, Birgit S. Koppetsch, Nadine Schultz, Thom Vreven, Carine Meignin, Ilan Davis, Phillip D. Zamore, Zhiping Weng, William E. Theurkauf
piRNAs silence transposons during germline development. In Drosophila, transcripts from heterochromatic clusters are processed into primary piRNAs in the perinuclear nuage. The nuclear DEAD box protein UAP56 has been previously implicated in mRNA splicing and export, whereas the DEAD box protein Vasa has an established role in piRNA production and localizes to nuage with the piRNA binding PIWI proteins Ago3 and Aub. We show that UAP56 colocalizes with the cluster-associated HP1 variant Rhino, that nuage granules containing Vasa localize directly across the nuclear envelope from cluster foci containing UAP56 and Rhino, and that cluster transcripts immunoprecipitate with both Vasa and UAP56. Significantly, a charge-substitution mutation that alters a conserved surface residue in UAP56 disrupts colocalization with Rhino, germline piRNA production, transposon silencing, and perinuclear localization of Vasa. We therefore propose that UAP56 and Vasa function in a piRNA-processing compartment that spans the nuclear envelope.
