生物谷博客報(bào)道：非編碼性的小RNA調(diào)節(jié)著一些對(duì)細(xì)胞生長(zhǎng)和發(fā)育必需的過(guò)程,，包括mRNA降解,，翻譯抑制,，轉(zhuǎn)錄階段基因沉默(transcriptional gene silencing,TGS),。在哺乳動(dòng)物中尋找造成TGS的因子過(guò)程里,，作者純化出一個(gè)含有小RNA和Riwi(老鼠中的人類(lèi)Piwi的同源物)。這些RNA,，長(zhǎng)度通常在29-30nt,，被稱為與Piwi相互作用作用的piRNA復(fù)合物的(piRC)制備物中含有rRecQ1，其中rRecQ1是脈孢菌(Neurospora) qde-3基因表達(dá)蛋白的同源物,，該基因參與沉默途徑作用,。Piwi在蒼蠅里就已與TGS在遺傳上聯(lián)系起來(lái)，也與純化的piRNA復(fù)合物的具有切割活性的共分級(jí)分離(cofractionate)物聯(lián)系,。這些結(jié)果就與piRC中存在著一個(gè)基因沉默作用相一致,。該研究成果已經(jīng)發(fā)表在06年06月15日的《Science》雜志的網(wǎng)絡(luò)版Sciencexpress上。
小RNA指導(dǎo)的基因沉默途徑或在轉(zhuǎn)錄階段上發(fā)揮作用,，或在轉(zhuǎn)錄后階段上發(fā)揮作用,。轉(zhuǎn)錄后基因沉默通過(guò)mRNA去穩(wěn)定化或者mRNA翻譯抑制起作用，而轉(zhuǎn)錄階段基因沉默則是通過(guò)改變?nèi)旧|(zhì)構(gòu)象抑制基因表達(dá),。這兩個(gè)途徑均利用一個(gè)核心復(fù)合物,，該復(fù)合物含有小RNA和Ago(Argonaute)蛋白家族的一個(gè)成員。然而,，它們之間不同的機(jī)制也意味著復(fù)合物的組成上也有差別,。小RNA介導(dǎo)的TGS雖然在裂變酵母和其他真核生物中已被研究，但是在哺乳動(dòng)物中這個(gè)過(guò)程的機(jī)制仍然有待闡述,。
通過(guò)將制備的老鼠睪丸粗提物進(jìn)行離子交換Q柱分離,，分成流出物和洗脫物兩部分，同時(shí)監(jiān)控小RNA,，構(gòu)建cDNA文庫(kù)后進(jìn)行測(cè)序,，發(fā)現(xiàn)流出物中的RNA主要是microRNA(miRNA)，洗脫物中的RNA(69%)主要是從那些平常被認(rèn)為不能表達(dá)的基因組區(qū)域獲得的,，長(zhǎng)度大多在25-31nt,，而且Northern印跡分析也顯示出一個(gè)睪丸特異性的特征。大多數(shù)的洗脫物中RNA5’端大多以尿苷開(kāi)始(約84%),，但沒(méi)有特征性序列或基序被檢測(cè)到,。而且，在洗脫物中RNA觀察到一個(gè)明顯的亞群體(subpopulation)長(zhǎng)度在29-30nt,，然而它們與洗脫物中的其他的RNA無(wú)論是在5’核苷,，基因組上的位點(diǎn),，還是注釋上都不能去區(qū)別開(kāi)來(lái),。因此，所有洗脫出的RNA不能與已經(jīng)注釋的非編碼性的RNA(miRNA, tRNA, rRNA, snRNA)配備,，而一起被認(rèn)為代表著新鑒定出的一類(lèi)小RNA,。
隨后又通過(guò)五步的實(shí)驗(yàn)程序純化與這類(lèi)小RNA作用的蛋白，質(zhì)譜結(jié)果鑒定出老鼠中存在人類(lèi)Piwi和RecQ1蛋白的同源物(分別稱為Riwi和rRecQ1),。Western印跡結(jié)果也證實(shí)Riwi和rRecQ1與這些小RNA共純化,。因此,，作者將這類(lèi)小RNA命名為與Piwi相互作用的RNA(piRNA)，并將與老鼠Piwi同源物一起形成的復(fù)合物稱為piRNA復(fù)合物,。
已知的起沉默作用的RNA(siRNA, miRNA)起源于雙鏈RNA前體物或者呈折疊結(jié)構(gòu)的RNA,。不同于miRNA和siRNA，piRNA中的94％能對(duì)應(yīng)到基因組中100個(gè)確定的區(qū)域(每個(gè)區(qū)域長(zhǎng)度小于100kb),。在在這些區(qū)域里,，piRNA通常只沿著基因組的一條鏈分布，或有時(shí)不規(guī)則地分布在兩條鏈上,，但是相互分開(kāi),，而不重疊在一起，但是都沒(méi)有證據(jù)表明piRNA起源于折疊的結(jié)構(gòu)或雙鏈RNA,。piRNA在基因組上的位點(diǎn)分析表明大約2/3的piRNA序列中的每個(gè)都完美地配備單個(gè)位點(diǎn),，不過(guò)也一些情況下也單個(gè)位點(diǎn)被多個(gè)piRNA序列配備上。此外,，Northern印跡分析也表明piRNA主要起源于基因組雙鏈中的一條鏈,。
人類(lèi)的RecQ1是一個(gè)ATP依賴性的DNA解旋酶，它的ATPase和DNA解旋活性在piRC中的rRecQ1蛋白也存在,。Riwi含有催化性的氨基酸殘基,，這些殘基在其他的Ago家族蛋白中被用來(lái)進(jìn)行RNA指導(dǎo)的靶標(biāo)RNA切割。通過(guò)使用與piRNA互補(bǔ)的底物,，也能檢測(cè)到切割活性,，尤其是在含有Riwi和piRNA的組分中活性最高，然而,，活性不強(qiáng)健,，這可能是不同piRNA組成的總體中相關(guān)的piRNA所占比重較小(〈0.2%)的緣故。
Piwi蛋白代表著Ago蛋白家族中的一個(gè)分支(subclade),，首次在在果蠅(Drosophila)中發(fā)現(xiàn),，起著調(diào)節(jié)生殖干細(xì)胞維持的作用。隨后也發(fā)現(xiàn)哺乳動(dòng)物的Piwi蛋白成員調(diào)節(jié)著生殖細(xì)胞的成熟,。piwi基因突變的果蠅在小RNA依賴性的轉(zhuǎn)基因和逆轉(zhuǎn)座子沉默上存在缺陷,，同時(shí)也喪失了異染色質(zhì)蛋白的。四膜蟲(chóng)(Tetrahymena) Piwi (TIWI)對(duì)siRNA調(diào)節(jié)的DNA降解是必需的,。
脈孢菌中,，在篩選破除營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)階段的基因沉默的過(guò)程中鑒定出QDE-2(Ago蛋白家族的一個(gè)成員)和QDE-3(RecQ1同源物)。當(dāng)比較RecQ在哺乳動(dòng)物和其他有機(jī)體中的同源性時(shí),，脈孢菌的QDE-3與老鼠的rRecQ1處于同一個(gè)分支里,。在最后的純化步驟中，rRecQ1并不總是精確地與Riwi和piRNA共分級(jí)分離。rRecQ1這種緊密相互作用的缺乏可能反映了最后一步的條件特異性,，或者表明了rRecQ1通常就要比Riwi與piRNA的結(jié)合緊密性要弱,。然而，沉默因子QDE-2和QDE-3之間的遺傳連接關(guān)系暗示Riwi與rRecQ1之間的的生化結(jié)合作用有著重要的生物學(xué)意義,，進(jìn)一步說(shuō)明對(duì)piRC而言存在著一個(gè)基因沉默的功能,。闡述piRC的功能性作用和理解piRNA家族的起源將是揭示出piRC在基因組的調(diào)節(jié)作用的重要性問(wèn)題。(翻譯：David Towersimper)
原始出處：
Characterization of the piRNA Complex from Rat Testes. Nelson C. Lau, Anita G. Seto, Jinkuk Kim, Satomi Kuramochi-Miyagawa, Toru Nakano, David P.Bartel, Robert E. Kingston
Sciencexpress. www.sciencexpress.org / 15 June 2006 / Page 4/10.1126/science.1130164
作者：http://blog.bioon.com/user1/2942/archives/2006/78338.shtml
