11.10: RNA - piRNA בעלי אינטראקציה עם Piwi

7,760 Views

02:57 min

November 23, 2020

Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.

Overview

RNAs עם אינטראקציה עם PIWI, או piRNAs, הם ה-RNA הקצרים הלא-מקודדים הנפוצים ביותר. יותר מ-20,000 גנים נמצאו בבני אדם המקודדים עבור piRNAs בעוד שרק 2000 גנים נמצאו עבור .miRNAs piRNAs יכולים לפעול ברמות התעתיק והפוסט-תעתיק ויש להם תפקיד חיוני בהשתקת אלמנטים הניתנים להעברה הנמצאים בתאי נבט. הם מעורבים גם בהשתקה והפעלה אפיגנטית. בעבר, חשבו שהם מתפקדים רק בתאי נבט, אך עדויות חדשות מצביעות על כך שהם נמצאים גם במספרים נמוכים יחסית בתאים סומטיים ושולטים באופן פעיל בביטוי הגנים שלהם.

שמות ה-piRNA נקראים בגלל הקשר שלהם לחלבוני PIWI, תת-משפחה של חלבונים מסוג Argonaute. קומפלקס זה נקרא( PiRNA Induced Silencing Complex (piRISC. בדרוזופילה, ישנם שלושה סוגים של חלבוני פיווי - פיווי(PIWI), אוברג'ין(Aubergine) ו-AGO3, וכל אחד מהחלבונים הללו קושר piRNA באורך שונה. חלבוני הפיווי נצפו גם ביונקים ובעכברים, הנקראים Miwi, Mili ו- Miwi2.

piRNAs מתועתקים מאשכולות piRNA, אזורים ספציפיים של הגנום. התמלילים המתקבלים מועברים לציטופלזמה, ותעתוקי ה-piRNA מבוקעים לשברים קצרים. התעתוקים הקצרים הללו נטענים לאחר מכן על חלבוני פיווי או אוברג'ין ומעובדים בהמשך בקצה 3' על ידי מנגנון לא ידוע ליצירת piRNAs ראשוניים בוגרים. קומפלקסים של פיווי-piRNA מועברים חזרה לגרעין כדי להשתיק טרנספוזונים. לעומת זאת, קומפלקסים של אוברג'ין-piRNA משתתפים בשלב השני של ביוגנזה של piRNA, המכונה כמסלול הגברה של פינג-פונג.

קומפלקס אוברג'ין-piRNA קושר ומבקע תעתיקים משלימים, והמקטעים המבוקעים המתקבלים נטענים לאחר מכן על חלבון פיווי אחר, AGO3. קומפלקס AGO3-piRNA מעובד בהמשך בקצה 3' ליצירת piRNA משניים בוגרים. כמו קומפלקס אוברג'ין-piRNA, ה-AGO3-piRNA הבוגר יכול לבקע תעתיקים משלימים. מחלקה נוספת של חלבונים, משפחת טיודור, משתתפת גם היא במסלול ההגברה של פינג-פונג, שם הם עשויים לשמש פיגום לקשירה של הרכיבים הנדרשים לביוגנזה משנית של piRNA. ב-Drosophila, גוף פרי-גרעיני צפוף, הידוע בשם Nuage, מכיל חלבונים הדרושים לביוגנזה של מסלול ההגברה של piRNA פינג-פונג, כולל אוברג'ין, AGO3 ו-Tudor. השלבים והחלבונים המדויקים המעורבים במסלולי ביוגנזה ראשוניים ומשניים של piRNA עדיין בבדיקה.

Transcript

רכיבי דנ"א ניתנים לטרנספוזון, או טרנספוזונים, מראים תנועה אקראית ברחבי הגנום. החדרות אלה המשבשות גן עלולות לגרום לחוסר יציבות גנומית, המסוכנת לתא.

בתאים סומטיים, חוסר יציבות גנומית המושרה על ידי טרנספוזון נותר מוגבל לדור יחיד; עם זאת, בתאי נבט, שינויים אלה יכולים לעבור לדורות הבאים ולהוביל להשפעות מזיקות.

אלמנטים טרנספוזביליים ספציפיים לתאי נבט מושתקים על ידי רנ"א רגולטורי קטן שאינו מקודד המכונה RNA באינטראקציה piwi או piRNA.

piRNA חיוניים להתפתחות תקינה של תאי נבט, והיעדרם עלול לגרום לאי פוריות בבעלי חיים.

piRNA הם סוג של רנ"א משתיק הנבדלים מ-miRNA ו-siRNA בשלושה מאפיינים מגדירים: אורך, מנגנון עיבוד וקשירה לחלבונים בתת-משפחת ארגונאוט.

piRNA הם 24 עד 32 נוקלאוטידים אורך, ארוך יותר הן miRNA ו siRNA אשר בדרך כלל 20 עד 25 נוקלאוטידים.

piRNA מעובד מ-mRNA חד-גדילי ללא Dicer, בעוד שגם miRNA וגם siRNA מעובדים מ-RNA דו-גדילי על ידי Dicer.

כל אחד משלושת סוגי הרנ"א הלא-מקודד נקשר לחלבונים ממשפחת הארגונאוטים, אך piRNA נקשר לתת-משפחת הפיווי, בעוד miRNA ו-siRNA נקשרים לתת-משפחת החלבונים AGO.

מקורו של piRNA בצבירי piRNA, אזורים ספציפיים בגנום העשירים בטרנספוזונים.

שני שלבים הוצעו לביוגנזה של piRNA: מסלול העיבוד הראשוני ולולאת ההגברה.

במסלול העיבוד הראשוני, התעתיקים מצברי piRNA משמשים לייצור piRNA. אלה נטענים על חלבוני פיווי נבחרים ליצירת piRISC, צורה חלופית של קומפלקס השתקה המושרה על ידי RNA.

לאחר מכן, piRNA ראשוני לוקח חלק בלולאת הגברה כדי להגדיל במהירות את ריכוז ה-piRNA.

piRISC קושר ומבקע את רנ"א המטרה המשלים, ויוצר את הקצה ה-5' של pi-RNA משני בטרם עת. הקצה ה-3' של ה-pi-RNA מעובד עוד יותר על ידי חלבוני פיווי אחרים והתוצאה היא pi-RNA משני בוגר.

תהליך זה חוזר על עצמו והתוצאה היא הגברה של piRNA חוש ואנטיסנס.