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Genome Research:华裔牛人揭示piRNA的重要功能

摘要 : 耶鲁大学的研究团队在Genome Research杂志上发表文章指出,反转录转座子和假基因能在生殖细胞中,通过piRNA通路调控mRNA和lncRNA。领导这项研究的是美国耶鲁大学终身教授林海帆( Haifan Lin)。
真核生物基因组中的基因间隔区域富含转座子、假基因和其他的重复序列,会生成大量的lncRNA(长非编码rna)和piRNA(Piwi-interacting RNA)。不过目前人们对这些非编码区域的具体功能还知之甚少。 耶鲁大学的研究团队在Genome Research杂志上发表文章指出,反转录转座子和假基因能在生殖细胞中,通过piRNA通路调控mRNA和lncRNA。领导这项研究的是美国耶鲁大学终身教授林海帆( Haifan Lin)。林海帆教授长期从事干细胞研究,曾证实人体干细胞微环境存在,并在博士期间首次发现第一个启动胚胎细胞分裂的基因,被评为美国当年最出色的遗传学博士论文之一。2006林海帆教授发现并命名新的一类遗传调控分子piRNA,被世界顶尖科学期刊《science》评为年度十大科学突破之一。凭借着卓越的科研成果,林海帆教授多次获得美国高层次学术嘉奖。 pirna在动物生殖细胞系中与特定蛋白一同束缚转座子,它们就像是基因组的免疫系统,能够区分敌我、启动应答、适应新入侵者、甚至记住曾经入侵的转座子。2012年前后piRNA研究迎来了令人兴奋的新时代,该领域许多重要成果陆续登上各大顶级杂志。人们意识到,piRNA除了抵御转座子以外可能还具有更多的功能,比如调节基因的表达。 耶鲁大学的研究人员发现,来自转座子和假基因的piRNA,在小鼠的晚期精母细胞中介导了大量mRNA和lncRNA的降解。这些piRNA对lncrna转录组的影响特别大,当piRNA通路出现缺陷时,小鼠晚期精母细胞中有四分之一的lncRNA会出现上调。 进一步研究显示,piRNA能够靶标mRNA 3’端的反转录转座子序列并使其降解。而生精细胞特异性的lncRNA也是通过类似程序被降解的。研究人员还发现,假基因能通过piRNA通路调控mRNA的稳定性,而且piRNA降解mRNA和lncRNA需要PIWIL1(也称为MIWI)。 这项研究表明,piRNA介导了一个高度复杂的总体RNA调控网络,反转录转座子和假基因是这个网络中的调控序列。 原文链接:Retrotransposons and pseudogenesregulate mRNAs and lncRNAs via thepiRNA pathway in the germline The eukaryotic genome has vast intergenic regions containing transposons,pseudogenes, and other repetitive sequences. They produce numerous long noncoding RNAs (lncRNAs) and Piwi-interacting RNAs (piRNAs), yet the functions of the vast intergenic regions remain largely unknown. Mammalian piRNAs are abundantly expressed from the spermatocyte to round spermatid stage, coinciding with the widespread expression of lncRNAs in these cells. Here, we show that piRNAs derived from transposons and pseudogenes mediate thedegradation of a large number of mRNAs and lncRNAs in mouse late spermatocytes. In particular, they have a large impact on the lncRNA transcriptome, as a quarter of lncRNAs expressed in late spermatocytes are up-regulated in mice deficient in the piRNA pathway. Furthermore, our genomic andin vivo functional analyses reveal that retrotransposon sequences in the 3′ UTR ofmRNAs are targeted by piRNAs for degradation. Similarly, the degradation of spermatogenic cell-specific lncRNAs by piRNAs is mediated by retrotransposon sequences. Moreover, we show that pseudogenes regulate mRNA stability via thepiRNA pathway. The degradation of mRNAs and lncRNAs by piRNAs requires PIWIL1 (also known as MIWI) and, at least in part, depends on its slicer activity. Together, these findings reveal the presence of a highly complex and global RNA regulatory network mediated by piRNAs with retrotransposons and pseudogenesas regulatory sequences. 作者:Toshiaki Watanabe 点击:
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