Back to chapter

11.10:

piRNA - Piwi-взаимодействующие РНК

JoVE Core
Molecular Biology
A subscription to JoVE is required to view this content.  Sign in or start your free trial.
JoVE Core Molecular Biology
piRNA – Piwi-interacting RNAs

Languages

Share

Переносимые элементы ДНК или транспозоны, показывают произвольное движение в геноме. Это вставки, которые нарушают ген, могут привести к геномной нестабильности, которая опасна для клетка. В соматических клетках, транспозон-индуцированная неустойчивость генома остается ограниченной одним поколением.Однако в зародыше эти изменения она может быть передана в будущее поколение, что может привести к вредным последствиям. Специфичные для клеток зародыша транспонирующие элементы отключаются небольшой некодирующей регуляторной РНК, известной как Piwi-взаимодействующая РНК, или piРНК. piРНК необходимы для правильного развития клеток зародыша, и их отсутствие может быть причиной бесплодия у животных.piРНК это класс отключающих РНК, которые отличаются от miРНК И siРНК тремя определенными характеристиками-длиной, механизмом обработки и связванием подсемейством белков-аргонавтов. пиРНК от 24 до 32 нуклеотидов длиной, длиннее чем и miРНК, и SiРНК, которые обычно от 20 до 25 нуклеотидов длиной. пиРНК обрабатывается из одноцепочечные мРНК без дайсера.В то время как и miРНК, и siРНК получены из двухцепочечной РНК с дайсером. Каждый из этих трех Типов некодирующих РНК связывается белками-аргонавтами. Но piРНК связывается с.Подсемейство Piwi, в то время как miРНК и siРНК связываются с. белками из подсемейства AGO. piРНК происходит из piРНК-кластеров-отдельных областей генома, которые богаты транспозонами.Были предложены два этапа Для биогенеза piРНК-путь первичной обработки и контур усиления. В случае первичной обработки, транскрипты из кластеров piРНК используются для производства piРНК. Они загружаются в в выбранные белки Piwi Чтобы сформировать piRISC, альтернативную Форму индуцированного РНК оключающего гены комплекса.Первичная piРНК затем принимает участие в цикле амплификации, чтобы быстро увеличить концентрацию piРНК. PiRISC связывается и расщепляет дополнительную целевую РНК, создавая на конце 5-прайм преждевременную форму вторичной piРНК. На конце 3-Prime piРНК обрабатывается дальше другими белками piwi, что приводит к зрелой, вторичной piРНК.Этот процесс повторяется и приводит к усилении обеих, смысловой и антисмысловой piРНК.

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.

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.