piRNAs-voktere av germline

I 2001 hadde RNA — interferens-den sekvensspesifikke inhiberingen av genfunksjonen ved homolog dobbeltstrenget RNA (dsRNA)-blitt observert i et bredt spekter av eukaryoter. Fenomenet hadde vært knyttet til transposon-undertrykkelse og anti-viral forsvar, spesielt i planter, men hele spekteret og funksjonell relevans av denne mekanismen hos dyr var ukjent. Deretter, gvozdev og kolleger demonstrert homologi-avhengig silencing av testis-spesifikke Stellat gener mediert av små Rna generert fra begge tråder Av Suppressor Av Stellate gjenta locus I Drosophila melanogaster mannlige germline. Interessant, lettelse Av Stellate silencing førte også til de-undertrykkelse av retrotransposons og andre genomiske tandem gjentar. Dette arbeidet markerte oppdagelsen av piRNAs, selv om det ville ta ytterligere fem år før de fikk dette navnet.

i 2006 brukte fire studier rna-sekvensering for å identifisere en klasse av 26-30-nukleotidlange Rna-Er som spesifikt er assosiert med pattedyrs PIWI-klade Argonaute — proteiner i mus, rotte og menneskelige mannlige kjønnsceller-derav navnet ‘piRNAs’, FOR PIWI-interagerende Rna-er. PIWI-proteiner hadde vært genetisk knyttet til bakteriecelle og stamcellevedlikehold og til meiose, selv om deres biokjemiske funksjon forblir ukjent.

på den tiden hadde Den relaterte AGO-clade-underfamilien Av Argonauteproteiner vist seg å virke I RNA‑interferens og mikrorna-mediert genregulering ved bruk av 21-22-nukleotid Rna som målrettingsguider. Men piRNAs virket tydelig. For eksempel, det var lite bevis for overlappende komplementære Rna eller potensielle fold-back strukturer, noe som tyder på at pirna ikke kan være avledet fra dsrna forløpere. Zamore og kollegaer ga da bevis på At Dicer endonukleaseaktivitet-som er viktig for mikrorna og kort forstyrrende rna-biogenese – var dispensabel for piRNA-generasjon I d. melanogaster. Dette funnet førte til realiseringen at piRNAs representerte en ny klasse Av Dicer-uavhengige små silencing RNAs.

ennå, mekanismen som styrer piRNA biogenesis forble unnvikende til 2007, da to grupper uavhengig beskrevet en intrikat piRNA forsterkning loop, den såkalte ‘piRNA ping-pong syklus’. Sekvensering av små Rna forbundet med alle tre D. melanogaster PIWI-kladeproteiner-Piwi, Aubergine (Aub) Og Argonaute 3 (Ago3) — viste at hvert protein binder seg til spesifikke piRNA-populasjoner: Piwi-bundet og aub-bundet pirna var hovedsakelig antisense til transposonsekvenser og hadde en sterk preferanse for å ha en 5ʹ terminal uridin. Ago3-assosierte pirnaer var derimot partisk for transposon sense-tråder og hadde en preferanse for et adenin ved nukleotid 10, uten preferanse for uridin ved 5ʹ-enden. Mest slående ble de 5ʹ av Ago3-bundne pirnaer vanligvis motvirket av nøyaktig ti nukleotider fra de 5ʹ av komplementære aub-bundne pirnaer. Dette foreslo en modell der en antisense piRNA, complexed Med Aub, ville gjenkjenne og cleave en følelse transposon transkripsjon. Det spaltede produktet vil da bli behandlet til En Ago3-bundet sense piRNA, som kunne oppsøke målutskrifter. Ago3-rettet cleavage utløser generasjon av den opprinnelige antisense piRNA, i stand til både å dempe målet element og ytterligere forsterke responsen. Flertallet av de første antisense forløper Rna ble avledet fra diskrete genomiske loci, såkalte ‘piRNA klynger’, som består hovedsakelig av defekte transposon sekvenser i fly.

Sammen etablerte disse studiene piRNA-banen som en transposon overvåkingsmekanisme. Selv om en mengde senere studier ga ytterligere spennende innsikt i piRNA-banen og dens funksjon som beskyttelse av genomintegritet og fruktbarhet, er mange spørsmål om de nøyaktige molekylære mekanismene til piRNA-generasjonen og deres mangfoldige silencing-funksjoner fortsatt ubesvarte, og emnet forblir et aktivt forskningsområde.