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11.10:

piRNA - RNAs que interagem com Piwi

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piRNA – Piwi-interacting RNAs

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Os elementos de DNA transponíveis, ou transposões, mostram movimento aleatório em todo o genoma. Estas inserções que interrompem um gene podem resultar em instabilidade genómica, o que é perigoso para uma célula. Nas células somáticas, a instabilidade genómica induzida por transposição permanece limitada a uma única geração.No entanto, em células germinativas, estas mudanças podem ser passadas para as gerações futuras, levando a efeitos nocivos. Os elementos transponíveis específicos das células germinativas são silenciados por pequenos RNAs reguladores não codificado, conhecidos como RNA interagindo Piwi, ou piRNA. As piRNAs são essenciais para um desenvolvimento adequado das células germinativas, e a sua ausência pode causar infertilidade nos animais.piRNA é uma classe de RNAs silenciadores que difere de miRNA e siRNA por três características definidoras-comprimento, mecanismo de processamento e ligação com proteínas da subfamília das argonautas. piRNA tem de 24 a 32 nucleotídeos de comprimento, tanto o miRNA quanto siRNA, possuem geralmente 20 a 25 nucleotídeos de comprimento. piRNA é processado a partir de mRNA de um só encalhado sem decoder.Enquanto tanto o miRNA e o siRNA são processados de RNA de fita dupla com decoder. Cada um destes três tipos de RNA não-codificante se liga a proteínas da família argonauta. Mas piRNA se liga à subfamília Piwi, enquanto miRNA e siRNA se ligam à subfamília de proteínas AGO.piRNA tem origem em clusters de piRNA-regiões específicas do genoma ricas em transposões. Duas fases foram propostas para a biogênese de piRNA-a via de processamento primário e o loop de amplificação. Na via de processamento primário, as transcrições dos clusters piRNA são usadas para produzir piRNA.Estas são carregadas em proteínas Piwi selecionadas para formar piRISC, uma forma alternativa do complexo de RNA induzido silencioso. O piRNA primário participa então de um loop de amplificação para aumentar rapidamente a concentração do piRNA. A piRISC liga e cliva o RNA-alvo complementar, criando a extremidade de 5 primos de um piRNA secundário prematuro.A extremidade de 3-primária do piRNA é processada ainda por outras proteínas de Piwi para resultar em um piRNA secundário maduro. Este processo se repete, resultando na amplificação do senso e do anti senso piRNA.

11.10:

piRNA - RNAs que interagem com Piwi

Os RNAs associados a PIWI, ou piRNAs, são os RNAs curtos não codificantes mais abundantes. Mais de 20.000 genes que codificam para piRNAs foram encontrados em humanos, enquanto que apenas 2000 genes foram encontrados para miRNAs. Os piRNAs podem agir ao nível transcricional e pós-transcricional e ter um papel vital no silenciamento de elementos transponíveis presentes em células germinativas. Eles também estão envolvidos no silenciamento e ativação epigenéticos. Anteriormente, pensava-se que funcionavam apenas em células germinativas, mas novas evidências sugerem que também estão presentes em números relativamente baixos em células somáticas e controlam ativamente a sua expressão genética.

Os piRNAs devem o seu nome à sua associação com proteínas PIWI, uma subfamília da classe de proteínas Argonaute. Este complexo é chamado de complexo de silenciamento induzido por piRNA (piRISC). Em Drosophila, existem três tipos de proteínas PIWI– Piwi, Aubergine, e AGO3, e cada uma dessas proteínas liga piRNAs de diferentes comprimentos. As proteínas PIWI também foram observadas em mamíferos e em murganhos, chamadas Miwi, Mili, e Miwis2.

Os piRNAs são transcritos de aglomerados de piRNA, regiões específicas do genoma. Os transcriptos resultantes são transportados para o citoplasma, e os transcriptos de piRNA são clivados em fragmentos curtos. Estes transcriptos curtos são então carregadas em proteínas Piwi ou Aubergine e posteriormente processados na extremidade 3' por um mecanismo desconhecido para gerar piRNAs maduros primários. Os complexos Piwi-piRNA são transportados de volta para o núcleo para silenciar transposões. Em contraste, os complexos Aubergine-piRNA participam da segunda fase da biogénese de piRNA, conhecida como via de amplificação ping-pong.

O complexo Aubergine-piRNA liga e cliva transcriptos complementares, e os fragmentos clivados resultantes são então carregados em outra proteína PIWI, AGO3. O complexo AGO3-piRNA é então mais processado na extremidade 3' para gerar piRNAs maduros secundários. Tal como o complexo Aubergine-piRNA, o AGO3-piRNA maduro pode clivar transcriptos complementares. Outra classe de proteínas, a família Tudor, também participa da via de amplificação ping-pong, onde podem atuar como um apoio para a ligação dos componentes necessários para a biogénese secundária de piRNAs. Em Drosophila, um corpo perinuclear denso, conhecido como Nuage, contém proteínas necessárias para a biogénese de piRNAs pela via de amplificação ping-pong, incluindo  Aubergine, AGO3, e Tudor. As etapas e proteínas exatas envolvidas nas vias de biogénese primária e secundária de piRNAs ainda estão sob investigação.

Suggested Reading

  1. Ishizu, Hirotsugu, Haruhiko Siomi, and Mikiko C. Siomi. "Biology of PIWI-interacting RNAs: new insights into biogenesis and function inside and outside of germlines." Genes & Development 26, no. 21 (2012): 2361-2373.
  2. Weick, Eva-Maria, and Eric A. Miska. "piRNAs: from biogenesis to function." Development 141, no. 18 (2014): 3458-3471.
  3. Ku, Hsueh-Yen, and Haifan Lin. "PIWI proteins and their interactors in piRNA biogenesis, germline development and gene expression." National Science Review 1, no. 2 (2014): 205-218.
  4. Han, Bo W., and Phillip D. Zamore. "PiRNAs." Current Biology 24, no. 16 (2014): R730-R733.
  5. Ng, Kevin W., Christine Anderson, Erin A. Marshall, Brenda C. Minatel, Katey SS Enfield, Heather L. Saprunoff, Wan L. Lam, and Victor D. Martinez. "Piwi-interacting RNAs in cancer: emerging functions and clinical utility." Molecular Cancer 15, no. 1 (2016): 5.