piRNAs-生殖細胞系の保護者

クレジット:imageBROKER/Alamyストックフォト

2001年までに、RNA干渉-相同二本鎖RNA(dsRNA)による遺伝子機能の配列特異的阻害-は、真核生物の広い範囲で観察されていた。 この現象は、特に植物におけるトランスポゾン抑制および抗ウイルス防御に関連していたが、動物におけるこのメカニズムの完全なスペクトルおよび機能的関連性は不明であった。 そして、Gvozdevたちは、ショウジョウバエのメラノガスター雄生殖系列において、星状反復遺伝子座のサプレッサーの両鎖から生成された小さなRnaによって媒介される精巣特異的星状遺伝子の相同性依存的サイレンシングを実証した。 興味深いことに、星状サイレンシングの救済はまた、レトロトランスポゾンと他のゲノムタンデムリピートの脱抑制につながった。 この研究は、彼らがこの名前を得るまで、それは別の五年かかるだろうが、piRNAsの発見をマークしました。

2006年には、マウス、ラット、ヒトの雄性生殖細胞における哺乳類PIWI‑clade Argonauteタンパク質に特異的に関連する26-30ヌクレオチド長RnaのクラスをRNAシークエンシングを用いて同定した。 PIWIタンパク質は、遺伝的に生殖細胞と幹細胞の維持と減数分裂にリンクされていたが、その生化学的機能は不明のままであった。

当時、Argonauteproteinの関連するAGO-cladeサブファミリーは、標的ガイドとして21-22‑ヌクレオチドRnaを使用してRNA干渉およびマイクロrnaを介した遺伝子調節に作用することが示されていた。 しかし、piRNAsは異なるように見えた。 例えば、重複する相補的Rnaまたは潜在的なフォールバック構造の証拠はほとんどなく、piRNAがdsrna前駆体に由来しない可能性があることを示唆している。 今回、Zamoreたちは、マイクロRNAおよび短干渉RNAの生物発生に不可欠なダイサーエンドヌクレアーゼ活性が、d.melanogasterのpiRNA生成に不可欠であるという証拠を提供した。 この発見は、pirnaがダイサー非依存性の小さなサイレンシングRnaの新規クラスを表していることを実現につながった。

しかし、2つのグループが独立して複雑なpiRNA増幅ループ、いわゆる”piRNAピンポンサイクル”を記述した2007年まで、piRNAの生物発生を支配するメカニズムはとらえどころのないままであった。 すべての三つのDに関連付けられている小さなRnaの配列決定。 melanogaster PIWIクレード蛋白質-Piwi、ナス(Aub)とArgonaute3(Ago3)—各タンパク質は、特定のpiRNA集団に結合することを明らかにした:Piwi結合とAub結合pirnaは、主にトランスポゾン配列にアンチセン Ago3関連pirnaは、他の一方で、トランスポゾン感覚ストランドに偏っていたし、ヌクレオチド10でアデニンの好みを持っていた、5π末端にウリジンの好み 最も驚くべきことに、Ago3結合pirnaの5π末端は、典型的には、相補的なAub結合pirnaの5π末端から正確に十ヌクレオチドによってオフセットされた。 これは,Aubと複合体化したアンチセンスピルナがセンストランスポゾン転写物を認識して切断するモデルを示唆した。 切断された生成物は、次いで、標的転写物を探し出すことができるAgo3結合センスpiRNAに処理される。 Ago3指向切断は、ターゲット要素をサイレンシングし、さらに応答を増幅する両方が可能な元のアンチセンスピルナの生成をトリガします。 初期のアンチセンス前駆体Rnaの大部分は、主にハエの欠陥のあるトランスポゾン配列で構成されている離散的なゲノム遺伝子座、いわゆる”piRNAクラスター”に由来していた。

これらの研究により、トランスポゾン監視機構としてのpiRNA経路が確立された。 その後の研究の茄多は、ゲノムの完全性と不妊治療の保護としてのpiRNA経路とその機能に追加のエキサイティングな洞察を提供したが、piRNA生成の正確な分子メカニズムとその多様なサイレンシング機能に関する多くの質問はまだ答えられておらず、主題は研究の活発な領域のままである。

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