11.10: piRNA - Piwi 相互作用的 RNA

PIWI 相互作用的 RNA 或 piRNA 是最丰富的短非编码 RNA。在人类中发现了 20,000 多个编码 piRNA 的基因，而只发现了 2000 个 miRNA 基因。piRNA 可以在转录水平和转录后水平起作用，并且在沉默生殖细胞中存在的转座因子中起着至关重要的作用。它们还参与表观遗传沉默和激活。以前，人们认为它们仅在生殖细胞中发挥作用，但新的证据表明，它们在体细胞中的数量也相对较低，并主动控制它们的基因表达。

piRNA 因其与 PIWI 蛋白（Argonaute 类蛋白质的一个亚家族）的关联而得名。这种复合物称为 piRNA 诱导的沉默复合物 （piRISC）。在果蝇中，有三种类型的 PIWI 蛋白——Piwi、茄子和 AGO3，这些蛋白质中的每一种都结合不同长度的 piRNA。在哺乳动物和小鼠中也观察到了 PIWI 蛋白，称为 Miwi、Mili 和 Miwi2。

piRNA 是从 piRNA 簇转录而来的，piRNA 簇是基因组的特定区域。所得转录本被转运到细胞质中，piRNA 转录本被切割成短片段。然后将这些短转录本加载到 Piwi 或 Aubergine 蛋白上，并在 3′ 端通过未知机制进一步加工，以产生成熟的初级 piRNA。Piwi-piRNA 复合物被转运回细胞核以沉默转座子。相比之下，茄子-piRNA 复合物参与 piRNA 生物发生的第二阶段，称为乒乓扩增途径。

茄子-piRNA 复合物结合并裂解互补转录本，然后将得到的裂解片段加载到另一种 PIWI 蛋白 AGO3 上。然后在 3′ 端进一步加工 AGO3-piRNA 复合物，以生成成熟的二级 piRNA。与 Aubergine-piRNA 复合物一样，成熟的 AGO3-piRNA 可以切割互补转录本。另一类蛋白质 Tudor 家族也参与乒乓扩增途径，在那里它们可能充当结合次级 piRNA 生物合成所需组分的支架。在果蝇中，一个致密的核周小体（称为 Nuage）包含 piRNA 乒乓扩增途径生物发生所需的蛋白质，包括 Aubergine、AGO3 和 Tudor。初级和次级 piRNA 生物发生途径所涉及的确切步骤和蛋白质仍在研究中。