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En 2001, l’interférence ARN — l’inhibition spécifique de la séquence de la fonction génique par l’ARN double brin homologue —ARND) – avait été observée chez un large éventail d’eucaryotes. Le phénomène avait été lié à la répression du transposon et à la défense antivirale, en particulier chez les plantes, mais le spectre complet et la pertinence fonctionnelle de ce mécanisme chez les animaux étaient inconnus. Ensuite, Gvozdev et ses collègues ont démontré un silençage dépendant de l’homologie de gènes stellaires spécifiques aux testicules médiés par de petits ARN générés à partir des deux brins du Suppresseur du locus de répétition stellaire dans la lignée germinale mâle de Drosophila melanogaster. Fait intéressant, le soulagement du silençage stellaire a également conduit à la déspression des rétrotransposons et d’autres répétitions génomiques en tandem. Ce travail a marqué la découverte des piRNAs, bien qu’il faille encore cinq ans pour qu’ils acquièrent ce nom.
En 2006, quatre études ont utilisé le séquençage de l’ARN pour identifier une classe d’ARN longs de 26 à 30 nucléotides qui s’associaient spécifiquement aux protéines Argonautes du clade PIWI de mammifères dans les cellules germinales mâles de souris, de rat et humaines – d’où le nom de » PIRNA », pour les ARN interagissant avec PIWI. Les protéines PIWI avaient été génétiquement liées au maintien des cellules germinales et des cellules souches et à la méiose, bien que leur fonction biochimique reste inconnue.
À l’époque, il avait été démontré que la sous-famille des Argonautéprotéines apparentée du clade AGO agissait dans l’interférence de l’ARN et la régulation génique médiée par les microARN en utilisant les ARN 21-22 nucléotides comme guides de ciblage. Cependant, les piRNAs semblaient distincts. Par exemple, il y avait peu de preuves de chevauchement d’ARN complémentaires ou de structures de repliement potentielles, ce qui suggère que les ARNP pourraient ne pas être dérivés de précurseurs d’ARND. Zamore et ses collègues ont ensuite fourni des preuves que l’activité de l’endonucléase Dicère — essentielle à la biogenèse des microARN et des ARN interférents courts — était dispensable pour la génération de piRNA chez D. melanogaster. Cette découverte a conduit à la réalisation que les PIRNA représentaient une nouvelle classe de petits ARN silencieux indépendants des dicères.
Pourtant, le mécanisme régissant la biogenèse de piRNA est resté insaisissable jusqu’en 2007, lorsque deux groupes ont décrit indépendamment une boucle d’amplification de piRNA complexe, appelée « cycle de ping‑pong de piRNA ». Séquençage de petits ARN associés aux trois D. les protéines du clade de melanogaster PIWI – Piwi, Aubergine (Aub) et Argonaute 3 (Ago3) — ont révélé que chaque protéine se lie à des populations spécifiques de piRNA : les PIRNA liés à Piwi et les PIRNA liés à Aub étaient principalement des séquences antisens aux transposons et nourrissaient une forte préférence pour une uridine 5ʹ terminale. Les PIRNA associés à Ago3, quant à eux, étaient biaisés pour les brins de détection des transposons et avaient une préférence pour une adénine au nucléotide 10, sans préférence pour l’uridine à l’extrémité 5ʹ. De manière plus frappante, les extrémités 5ʹ des PIRNA liés à Ago3 étaient généralement compensées par précisément dix nucléotides des extrémités 5ʹ des PIRNA complémentaires liés à Aub. Cela a suggéré un modèle dans lequel un piRNA antisens, complexé avec Aub, reconnaîtrait et couperait une transcription de transposon de sens. Le produit clivé serait ensuite transformé en un sens piRNA lié à Ago3, qui pourrait rechercher des transcriptions cibles. Le clivage dirigé par Ago3 déclenche la génération du piRNA antisens d’origine, capable à la fois de réduire au silence l’élément cible et d’amplifier davantage la réponse. La majorité des ARN précurseurs antisens initiaux proviennent de loci génomiques discrets, appelés » amas piRNA « , qui sont principalement constitués de séquences de transposons défectueuses dans la mouche.
Ensemble, ces études ont établi la voie piRNA comme mécanisme de surveillance des transposons. Bien qu’une pléthore d’études ultérieures aient fourni des informations intéressantes supplémentaires sur la voie piRNA et sa fonction de sauvegarde de l’intégrité du génome et de la fertilité, de nombreuses questions concernant les mécanismes moléculaires précis de la génération de piRNA et leurs diverses fonctions de silençage sont toujours sans réponse et le sujet reste un domaine de recherche actif.