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11.10:

ARNpi- ARN interagissant avec Piwi

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piRNA – Piwi-interacting RNAs

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Les éléments transposables de l’ADN, ou transposons, présentent un mouvement aléatoire dans tout le génome. Ces insertions qui perturbent un gène peuvent entraîner une instabilité génomique, qui est dangereuse pour une cellule. Dans les cellules somatiques, l’instabilité génomique induite par le transposon reste limitée à une seule génération.Toutefois, dans les cellules germinales, ces changements peuvent être transmis aux générations futures, ce qui entraîne des effets nocifs. Les éléments transposables spécifiques des cellules germinales sont réduits au silence par de petits ARN régulateurs non-codants, appelés ARN interagissant avec Piwi, ou ARNpi. Les piARN sont essentiels au bon développement des cellules germinales, et leur absence peut causer l’infertilité chez les animaux.Les ARNpi sont une classe d’ARN interférent qui diffèrent du miARN et du siARN par trois caractéristiques-longueur, mécanisme de traitement et liaison avec les protéines de la sous-famille argonaute. Les ARNpi ont une longueur de 24 à 32 nucléotides, plus long que les miARN et les siARN, qui ont généralement de 20 à 25 nucléotides. L’ARNpi est traité à partir d’ARNm mono-brin sans dicer.Alors que miARN et siARN sont traités par dicer à partir d’ARN double-brin. Chacun de ces trois types d’ARN non codant se lie aux protéines de la famille argonaute. Mais l’ARNpi se lie à la sous-famille Piwi, tandis que miARN et siARN se lient à la sous-famille AGO.Les ARNpi proviennent des groupes d’ARNpi-des régions spécifiques du génome qui sont riches en transposons. Deux phases ont été proposées pour la biogenèse d’ARNpi-la voie de traitement primaire et la boucle d’amplification. Dans la voie de traitement primaire, les transcriptions des groupes d’ARNpi sont utilisées pour produire des ARNpi.Ils sont chargés sur des protéines Piwi sélectionnées pour former le piRISC, une forme alternative du complexe RISC. Le ARNpi principal prend alors part à une boucle d’amplification pour augmenter rapidement la concentration en ARNpi. PiRISC lie et clive l’ARN cible complémentaire créant une extrémité 5-prime d’un ARNpi secondaire prématuré.L’extrémité 3-prime du ARNpi est traitée plus loin par d’autres protéines piwi pour obtenir un ARNpi secondaire mature. Ce processus se répète, ce qui entraîne l’amplification de l’ARNpi sens et antisens.

11.10:

ARNpi- ARN interagissant avec Piwi

Les ARN interagissant avec PIWI, ou piARN, sont les ARN courts non codants les plus abondants. Plus de 20 000 gènes trouvés chez l’homme codent pour les piARN alors que seulement 2000 gènes ont été trouvés pour les miARN. Les piARN peuvent agir au niveau niveaux transcriptionnels et post-transcriptionnels et jouent un rôle vital dans le silence des éléments transposables présents dans les cellules germinales. Ils sont également impliqués dans le silence et l’activation épigénétiques. Auparavant, on pensait qu’ils ne fonctionnaient que dans les cellules germinales, mais de nouvelles preuves suggèrent qu’ils sont également présents en nombre relativement faible dans les cellules somatiques et contrôlent activement leur expression génique.

Les piARN sont nommés en raison de leur association avec les protéines PIWI, une sous-famille de la classe de protéines Argonaute. Ce complexe est appelé complexe de silençage induit par piRNA (piRISC). Chez Drosophila, il existe trois types de protéines PIWI– Piwi, Aubergine et AGO3, et chacune de ces protéines se lie à des piARN de différentes longueurs. Les protéines PIWI ont également été observées chez les mammifères et les souris, appelées Miwi, Mili et Miwi2.

Les piARN sont transcrits à partir de clusters de piARN, des régions spécifiques du génome. Les transcrits résultants sont transportés vers le cytoplasme et les transcrits piARN sont clivés en courts fragments. Ces courts transcrits sont ensuite chargés sur des protéines Piwi ou Aubergine et traités ultérieurement à la 3′ se terminent par un mécanisme inconnu pour générer des piARN primaires matures. Les complexes Piwi-piRNA sont transportés vers le noyau pour faire taire les transposons. En revanche, les complexes Aubergine-piARN participent à la deuxième phase de la biogenèse des piARN, connue sous le nom de voie d’amplification ping-pong.

Le complexe Aubergine-piARN se lie et clive les transcrits complémentaires, et les fragments clivés résultants sont ensuite chargés sur une autre protéine PIWI, AGO3. Le complexe AGO3-piRNA est ensuite traité davantage à 3′ fin pour générer des piARN secondaires matures. Comme le complexe Aubergine-piRNA, l’AGO3-piRNA mature peut cliver des transcrits complémentaires. Une autre classe de protéines, la famille Tudor, participe également à la voie d’amplification ping-pong où elles peuvent agir comme un échafaudage pour la liaison des composants nécessaires à la biogenèse secondaire des piARN. Chez Drosophila, un corps périnucléaire dense, connu sous le nom de Nuage, contient des protéines nécessaires à la biogenèse de la voie d’amplification du ping-pong piRNA, y compris  Aubergine, AGO3 et Tudor. Les étapes exactes et les protéines impliquées dans les voies de biogenèse primaire et secondaire des piARN sont toujours à l’étude.

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.