9月14日，中國科學(xué)院分子細胞科學(xué)卓越創(chuàng)新中心 （生物化學(xué)與細胞生物學(xué)研究所）劉默芳研究組和法國蒙彼利埃大學(xué)人類遺傳學(xué)研究所Martine Simonelig教授團隊合作，在Nature Reviews Molecular Cell Biology 在線發(fā)表了題為“Emerging roles and functional mechanisms of PIWI-interacting RNAs”的長文綜述，系統(tǒng)總結(jié)了piRNA前體轉(zhuǎn)錄、piRNA生成、piRNA通路機制與功能，概述了piRNA調(diào)控在果蠅和小鼠生殖細胞發(fā)育分化及在生殖障礙、腫瘤和神經(jīng)退行性疾病等人類疾病中的新功能。

　　piRNA是一類小分子非編碼RNA，因其特異性地與PIWI蛋白結(jié)合而被命名為PIWI-interacting RNA，簡稱piRNA。與其它小分子非編碼RNA如miRNA或siRNA相比，piRNA長度更長（23-31 nt），且5′端有1U偏好性、3′末端有2′-O-甲基化修飾。從加工途徑來看，miRNA和siRNA分別由RNase III（Dicer）切割發(fā)夾形和長雙鏈前體轉(zhuǎn)錄本產(chǎn)生；而piRNA由長單鏈轉(zhuǎn)錄本產(chǎn)生，不依賴于Dicer。

　　PIWI-piRNA復(fù)合物在動物生殖細胞中特異性表達，主要發(fā)揮沉默轉(zhuǎn)座元件（transposable element，TE）、維持生殖細胞基因組穩(wěn)定性和完整性的功能。然而劉默芳研究組及領(lǐng)域內(nèi)其他實驗室發(fā)現(xiàn)，PIWI-piRNA復(fù)合物也調(diào)控了生殖細胞中大量蛋白編碼基因，豐富了piRNA在動物配子發(fā)生中的功能機制，開啟了領(lǐng)域研究新方向。自2006年piRNA發(fā)現(xiàn)以來，領(lǐng)域內(nèi)大量研究證明，從節(jié)肢動物到哺乳動物，piRNA調(diào)控通路對精子發(fā)生、卵子發(fā)生或二者都至關(guān)重要，盡管在不同模式動物的作用會有所不同。此外，劉默芳研究組及領(lǐng)域內(nèi)其他實驗室還發(fā)現(xiàn)，PIWI-piRNA調(diào)控異常與多種人類疾病密切相關(guān)。

　　劉默芳研究組最新發(fā)表在Nature Reviews Molecular Cell Biology的特邀長文綜述從piRNA的生物生成、調(diào)控機制和生物學(xué)功能出發(fā)，系統(tǒng)地總結(jié)和梳理了piRNA前體的轉(zhuǎn)錄、piRNA的加工、piRNA的靶向規(guī)則、PIWI-piRNA復(fù)合物沉默轉(zhuǎn)座元件和調(diào)控編碼基因的機制、piRNA調(diào)控通路在動物生殖發(fā)育和人類疾病中的作用等。此外，本文也展望了未來piRNA領(lǐng)域的研究方向和未解決的科學(xué)問題。

　　分子細胞卓越中心劉默芳研究員和Martine Simonelig教授為該論文通訊作者，國科大杭州高等研究院王鑫副研究員和Martine Simonelig實驗室Anne Ramat博士為該論文共同第一作者。該項工作得到了來自科技部、基金委、上海市科委和中科院的經(jīng)費支持。

　　文章鏈接：https://doi.org/10.1038/s41580-022-00528-0 

PIWI-piRNA復(fù)合物調(diào)控果蠅和小鼠生殖細胞蛋白編碼基因的分子機制