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pirna起源和功能

pirna（piwi-interacting rna）是从哺乳动物生殖细胞中分离得到的一类非编码小rna，这类小rna可与piwi（p-element induced wimpy testis）蛋白家族成员相互作用。piwi蛋白家族包括在果蝇上表达的piwi、aubergine和ago3蛋白，在小鼠上表达的mili、miwi和miwi2蛋白，以及在人上表达的hili、hiwi1、hiwi2和hiwi3蛋白[1]。虽然pirna的生物起源和功能还未完全阐明，越来越多的证据表明pirna对生殖细胞的发育非常关键。

成熟的pirna是一类长约26-32nt的单链小rna分子。在小鼠睾丸内只存在几百种不同的mirna，而pirna却至少有5万种[2]。pirna即使在近缘物种之间保守性也很差，在长度、表达类型和基因结构上则与microrna截然不同。

pirna的生物起源

与sirna和mirna的产生机制不同，pirna并不产生于dsrna前体。它似乎来自成簇pirna的初始转录物，随后再形成成熟的pirna，此过程的详细机制目前尚不清楚。然而从果蝇中的研究发现，与aub或者piwi相互结合的pirna的前十个核苷酸（一般首个核苷酸是尿苷），可以和与ago3结合的pirna的前十个核苷酸（一般在10位的是腺苷）互补。由此提出了pirna形成的“乒乓”模型，即由于pirna之间序列互补，因此互为引物进行扩增，产生新的pirna[3]。

图1 pirna生物起源的“乒乓”模型。pirna之间的序列互补引起pirna分子的扩增[3]。

pirna的功能

在精母细胞发育过程中，不同减数分裂期表达的pirna不同，由此可将哺乳类pirna分为前粗线期pirna和粗线期pirna。根据序列特征的不同，推测它们可能具有不同的功能[1]。

图2 与小鼠体内piwi蛋白家族成员比如mili和miwi相关联的pirna可以分为具有不同功能的两类[4]。

大量的证据表明，pirna在精子形成中有不可或缺的作用。

• 精子形成：在精子形成过程中，mili和miwi蛋白的完全缺失会导致减数分裂停滞，造成细精管中无精子产生。

• 翻译调控：在精子形成所需蛋白的合成过程中，miwi和pirna与帽结合复合体联结，调控mrna的稳定性[5]。

• 基因组完整性的保存：mili和miwi双敲除小鼠体内逆转录转座子活性增加，表明pirna可以保护精子基因组免受转座子插入的危害[6]。

展望

距离多个物种pirna的发现已经过去了八年，但是我们对于新pirna响应如何起始以及发育过程中pirna的准确功能仍不清楚，还有许多开放性问题亟须解决。由于pirna数目庞大，pirna的鉴定要比mirna更具挑战性。然而，随着芯片和高通量测序技术的完善，研究人员将能够对pirna的生物学功能进行全面深入的研究。