中國(guó)科學(xué)院分子細(xì)胞科學(xué)卓越創(chuàng)新中心（生物化學(xué)與細(xì)胞生物學(xué)研究所）研究員劉默芳研究組和法國(guó)蒙彼利埃大學(xué)人類遺傳學(xué)研究所教授Martine Simonelig團(tuán)隊(duì)合作，在Nature Reviews Molecular Cell Biology上，在線發(fā)表了題為Emerging roles and functional mechanisms of PIWI-interacting RNAs的長(zhǎng)文綜述。該論文系統(tǒng)總結(jié)了piRNA前體轉(zhuǎn)錄、piRNA生成、piRNA通路機(jī)制與功能，概述了piRNA調(diào)控在果蠅和小鼠生殖細(xì)胞發(fā)育分化及在生殖障礙、腫瘤和神經(jīng)退行性疾病等人類疾病中的新功能。

　　piRNA是一類小分子非編碼RNA，因特異性地與PIWI蛋白結(jié)合而被命名為PIWI-interacting RNA，簡(jiǎn)稱piRNA。與其他小分子非編碼RNA如miRNA或siRNA相比，piRNA長(zhǎng)度更長(zhǎng)（23-31 nt），且5′端有1U偏好性、3′末端有2′-O-甲基化修飾。從加工途徑來(lái)看，miRNA和siRNA分別由RNase III（Dicer）切割發(fā)夾形和長(zhǎng)雙鏈前體轉(zhuǎn)錄本產(chǎn)生；而piRNA由長(zhǎng)單鏈轉(zhuǎn)錄本產(chǎn)生，不依賴于Dicer。

　　PIWI-piRNA復(fù)合物在動(dòng)物生殖細(xì)胞中特異性表達(dá)，主要發(fā)揮沉默轉(zhuǎn)座元件（transposable element，TE）、維持生殖細(xì)胞基因組穩(wěn)定性和完整性的功能。然而，劉默芳研究組等發(fā)現(xiàn)，PIWI-piRNA復(fù)合物調(diào)控了生殖細(xì)胞中大量蛋白編碼基因，豐富了piRNA在動(dòng)物配子發(fā)生中的功能機(jī)制，開(kāi)啟了該領(lǐng)域研究的新方向。自2006年piRNA發(fā)現(xiàn)以來(lái)，研究證明，從節(jié)肢動(dòng)物到哺乳動(dòng)物，盡管在不同模式動(dòng)物的作用有所不同，piRNA調(diào)控通路對(duì)精子發(fā)生、卵子發(fā)生或二者都至關(guān)重要。此外，劉默芳研究組等還發(fā)現(xiàn)，PIWI-piRNA調(diào)控異常與多種人類疾病相關(guān)。

　　該綜述從piRNA的生物生成、調(diào)控機(jī)制和生物學(xué)功能出發(fā)，系統(tǒng)地總結(jié)和梳理了piRNA前體轉(zhuǎn)錄、piRNA的加工、piRNA的靶向規(guī)則、PIWI-piRNA復(fù)合物沉默轉(zhuǎn)座元件和調(diào)控編碼基因的機(jī)制、piRNA調(diào)控通路在動(dòng)物生殖發(fā)育和人類疾病中的作用等內(nèi)容，并展望了未來(lái)piRNA領(lǐng)域的研究方向和未解決的科學(xué)問(wèn)題。

PIWI-piRNA復(fù)合物調(diào)控果蠅和小鼠生殖細(xì)胞蛋白編碼基因的分子機(jī)制