kredit: imageBROKER / Alamy Stock Photo
år 2001 hade RNA — interferens-den sekvensspecifika inhiberingen av genfunktionen av homologt dubbelsträngat RNA (dsRNA)-observerats i ett brett spektrum av eukaryoter. Fenomenet hade kopplats till transposon-förtryck och antiviralt försvar, särskilt i växter, men hela spektrumet och funktionell relevans för denna mekanism hos djur var okänd. Därefter demonstrerade Gvozdev och kollegor homologiberoende tystnad av testis-specifika Stellatgener medierade av små RNA genererade från båda strängarna av suppressorn av Stellate repeat locus i Drosophila melanogaster manlig bakterie. Intressant, lindring av stellat tystnad ledde också till de-förtryck av retrotransposons och andra genomiska tandemupprepningar. Detta arbete markerade upptäckten av piRNAs, även om det skulle ta ytterligare fem år tills de fick detta namn.
under 2006 använde fyra studier RNA‑sekvensering för att identifiera en klass av 26-30-nukleotidlånga RNA som specifikt associerades med däggdjurspiwi-clade Argonaute — proteiner i mus -, råtta-och humana manliga könsceller-därav namnet ’Pirna’, för PIWI-interagerande rna. PIWI-proteiner hade varit genetiskt kopplade till bakteriecell och stamcellsunderhåll och till meios, även om deras biokemiska funktion förblev okänd.
vid den tiden hade den relaterade subfamiljen AGO-clade av Argonauteproteiner visat sig verka i RNA-interferens och mikroRNA‑medierad genreglering med användning av 21-22-nukleotid RNA som inriktningsguider. PiRNAs verkade dock distinkta. Till exempel fanns det få bevis för överlappande kompletterande RNA eller potentiella vikbara strukturer, vilket tyder på att Pirna kanske inte härrör från dsRNA-prekursorer. Zamore och kollegor gav sedan bevis för att Dicer endonukleasaktivitet — vilket är väsentligt för mikroRNA och kort interfererande RNA — biogenes-var dispenserbar för piRNA-generation i D. melanogaster. Detta resultat ledde till insikten att Pirna representerade en ny klass av Dicer-oberoende små tysta rna.
ändå förblev mekanismen för piRNA‑biogenes svårfångad fram till 2007, då två grupper oberoende beskrev en invecklad piRNA-förstärkningsslinga, den så kallade piRNA-ping-pong-cykeln. Sekvensering av små RNA associerade med alla tre D. melanogaster PIWI-clade-proteiner-Piwi, Aubergine (Aub) och Argonaute 3 (Ago3) — avslöjade att varje protein binder till specifika piRNA-populationer: Piwi-bundna och Aub-bundna Pirna var huvudsakligen antisense för transposonsekvenser och hyste en stark preferens för att ha en terminal uridin på 5 kg. Ago3-associerade Pirna, å andra sidan, var förspända för transposon sense-strängar och hade en preferens för ett adenin vid nukleotid 10, utan preferens för uridin vid 5-slutet av 0. Mest påfallande kompenseras de 5 kg ändarna av Ago3-bundna Pirna typiskt av exakt tio nukleotider från de 5 kg ändarna av komplementära Aub-bundna Pirna. Detta föreslog en modell där en antisense piRNA, komplex med Aub, skulle känna igen och klyva en känsla transposon transkript. Den klyvda produkten skulle sedan bearbetas till en Ago3‑bunden känsla piRNA, som kunde söka målavskrifter. Ago3-riktad klyvning utlöser generering av den ursprungliga antisense piRNA, som kan både tysta målelementet och ytterligare förstärka svaret. Majoriteten av de initiala antisense‑prekursor-rna härleddes från diskreta genomiska loci, så kallade ’piRNA-kluster’, som huvudsakligen består av defekta transposonsekvenser i flugan.
tillsammans etablerade dessa studier piRNA-vägen som en transposonövervakningsmekanism. Även om en uppsjö av senare studier gav ytterligare spännande insikter i piRNA-vägen och dess funktion som ett skydd för genomintegritet och fertilitet, många frågor angående de exakta molekylära mekanismerna för piRNA-generation och deras olika ljuddämpningsfunktioner är fortfarande obesvarade och ämnet förblir ett aktivt forskningsområde.