11.10: piRNA - Piwi-взаимодействующие РНК

РНК, взаимодействующие с PIWI, или piРНК, являются наиболее распространенными короткими некодирующими РНК. У людей было обнаружено более 20 000 генов, кодирующих piРНК, в то время как только 2000 генов были обнаружены для миРНК. piРНК могут действовать на транскрипционном и посттранскрипционном уровне и играют жизненно важную роль в подавлении мобильных элементов, присутствующих в половых клетках. Они также участвуют в эпигенетическом подавлении и активации. Ранее считалось, что они функционируют только в половых клетках, но новые данные свидетельствуют о том, что они также присутствуют в относительно небольших количествах в соматических клетках и активно контролируют экспрессию своих генов.

piРНК названы так из-за их ассоциации с белками PIWI, подсемейством белков класса Argonaute. Этот комплекс называется piРНК-индуцируемым комплексом выключения гена (piRISC). У Drosophila существует три типа белков PIWI– Piwi, Aubergine и AGO3, и каждый из этих белков связывает piРНК разной длины. Белки PIWI также наблюдались у млекопитающих и мышей и были названы Miwi, Mili и Miwi2.

piРНК транскрибируются из кластеров piРНК, определенных участков генома. Полученные транскрипты транспортируются в цитоплазму, и транскрипты piРНК расщепляются на короткие фрагменты. Эти короткие транскрипты затем загружаются в белки Piwi или Aubergine и далее процессируются на 3'-конце неизвестным механизмом с образованием зрелых первичных piРНК. Комплексы Piwi-piРНК транспортируются обратно в ядро, чтобы подавить транспозоны. Напротив, комплексы Aubergine-piРНК участвуют во второй фазе биогенеза piРНК, известной как путь пинг-понг амплификации.

Комплекс Aubergine-piРНК связывает и расщепляет комплементарные транскрипты, а полученные отщепленные фрагменты затем загружаются на другой PIWI белок, AGO3. Комплекс AGO3-piРНК затем подвергается дальнейшему процессингу на 3'-конце для генерации зрелых вторичных piРНК. Подобно комплексу Aubergine-piРНК зрелый AGO3-piРНК может расщеплять комплементарные транскрипты. Другой класс белков, семейство Tudor, также участвует в пути пинг-понг амплификации, где они могут действовать как каркас для связывания компонентов, необходимых для вторичного биогенеза piРНК. У Drosophila плотное околоядерное тело, известное как Nuage, содержит белки, необходимые для биогенеза пути пинг-понг амплификации piРНК, включая  Aubergine, AGO3 и Tudor. Точные этапы и белки, участвующие в первичных и вторичных путях биогенеза piРНК, все еще исследуются.