小分子RNA(siRNAs或miRNAs)已成为全球生物研究的热点。本期《自然》杂志(7月13日)发表了两篇文章,提出了一种新型小分子RNA:piRNA(Piwi相互作用RNA)。
文章一:一种生殖细胞特异的小分子RNA与哺乳动物的Piwi蛋白结合
小分子RNA与Argonaute蛋白结合,作为序列特异性指引,调节信使RNA的稳定性、蛋白质合成、染色质组织和基因组结构。在动物中,Argonaute蛋白分为两个亚家族:一个与RNA干扰相关,利用21-22个核苷酸的RNA进行microRNA介导的基因调控;另一个是Piwi亚家族,与生殖细胞特异性事件相关,如生殖干细胞维持和减数分裂。然而,Piwi蛋白的生化功能及其指导小分子RNA的机制尚不清楚。本文展示了小鼠Piwi蛋白MIWI与一类此前未描述的、在睾丸中富集的29-30核苷酸RNA结合。这些与Piwi蛋白相互作用的RNA被命名为piRNAs。piRNAs在基因组中呈现独特的定位模式,主要聚集成长20-90kb的基因簇,其中小分子RNA仅来源于单链。类似的piRNAs在人类和小鼠中均有发现,大部分基因簇位于同一染色体位置。尽管piRNA的功能仍需阐明,但生殖细胞中piRNA的富集以及Miwi突变导致男性不育表明,piRNA在配子形成中发挥作用。
文章二:一种新型小分子RNA与小鼠睾丸中的MILI蛋白结合
在各种基因沉默过程中,小分子RNA与Argonaute蛋白结合,识别部分或完全序列互补的核酸靶标。Argonaute蛋白的一个亚家族——Piwi蛋白家族,是无脊椎动物精子和干细胞发育所必需的。两个Piwi家族成员MILI和MIWI是小鼠精子形成所必需的。本文描述了一类与小鼠雄性生殖细胞中MILI蛋白结合的新型小分子RNA,这些小分子RNA在减数分裂起始期积累。所鉴定的1000多条独特小分子RNA序列均具有强烈的5'尿嘧啶偏好性,否则难以将其分类为一个家族。这些小分子RNA的遗传图谱显示数量有限的基因簇,表明它们由较长的初级转录产物加工而成。这些小分子RNA长度为26-31个核苷酸,明显不同于21-23个核苷酸的microRNAs和短siRNAs,因此被称为“Piwi相互作用RNA”或piRNAs。直系同源的人类染色体区域也能产生具有piRNA特性的小分子RNA,但序列不同。该类新型小分子RNA的发现为确定哺乳动物精子形成中Piwi蛋白的作用提供了起点。