11.10: piRNA - RNA oddziałujące z Piwi

RNA oddziałujące z PIWI lub piRNA są najliczniejszymi krótkimi niekodującymi RNA. U ludzi znaleziono ponad 20 000 genów kodujących piRNA, podczas gdy tylko 2000 genów znaleziono miRNA. piRNA mogą działać na poziomie transkrypcyjnym i potranskrypcyjnym i odgrywają istotną rolę w wyciszaniu elementów transpozycyjnych obecnych w komórkach rozrodczych. Biorą również udział w wyciszaniu i aktywacji epigenetycznej. Wcześniej sądzono, że działają one tylko w komórkach rozrodczych, ale nowe dowody sugerują, że są one również obecne w stosunkowo niewielkiej liczbie w komórkach somatycznych i aktywnie kontrolują ekspresję ich genów.

Nazwa piRNA pochodzi od ich związku z białkami PIWI, podrodziną białek klasy Argonaute. Kompleks ten nazywany jest kompleksem wyciszającym indukowanym piRNA (piRISC). U Drosophila istnieją trzy rodzaje białek PIWI – Piwi, bakłażan i AGO3, a każde z tych białek wiąże piRNA o różnej długości. Białka PIWI zaobserwowano również u ssaków i myszy, zwanych Miwi, Mili i Miwi2.

piRNA są transkrybowane z klastrów piRNA, określonych regionów genomu. Powstałe transkrypty są transportowane do cytoplazmy, a transkrypty piRNA są rozszczepiane na krótkie fragmenty. Te krótkie transkrypty są następnie ładowane do białek Piwi lub bakłażana i dalej przetwarzane na końcu 3′ przez nieznany mechanizm w celu wytworzenia dojrzałych pierwotnych piRNA. Kompleksy Piwi-piRNA są transportowane z powrotem do jądra w celu wyciszenia transpozonów. Natomiast kompleksy bakłażan-piRNA uczestniczą w drugiej fazie biogenezy piRNA, znanej jako szlak amplifikacji ping-ponga.

Kompleks bakłażan-piRNA wiąże i rozszczepia komplementarne transkrypty, a powstałe rozszczepione fragmenty są następnie ładowane do innego białka PIWI, AGO3. Kompleks AGO3-piRNA jest następnie przetwarzany dalej na końcu 3′ w celu wytworzenia dojrzałych wtórnych piRNA. Podobnie jak kompleks bakłażan-piRNA, dojrzały AGO3-piRNA może rozszczepiać komplementarne transkrypty. Inna klasa białek, rodzina Tudorów, również uczestniczy w szlaku amplifikacji ping-ponga, gdzie mogą działać jako rusztowanie do wiązania składników wymaganych do wtórnej biogenezy piRNA. U Drosophila gęste ciało okołojądrowe, znane jako Nuage, zawiera białka wymagane do biogenezy szlaku amplifikacji ping-ponga piRNA, w tym bakłażana, AGO3 i Tudora. Dokładne etapy i białka zaangażowane w pierwotne i wtórne szlaki biogenezy piRNA są nadal badane.