来自中科院上海生命科学研究院的研究人员近日在新研究中证实，piRNA在精子发生后期通过APC/C触发了MIWI泛素化及MIWI/piRNA机器清除。这一研究发现对于深入了解piRNA作用通路在哺乳动物精子发生中的功能机制具有重要意义。相关论文发布在1月14日的《发育生物学》(Developmental Cell)杂志上。
中科院上海生命科学学院的刘默芳(Mo-Fang Liu)研究员和王恩多(En-Duo Wang)院士为这篇论文的共同通讯作者。前者的研究方向是非编码RNA在癌症发生和精子发生中的功能机制。后者主要从事蛋白质生物合成的质量控制研究。
生殖系细胞担负着遗传信息的世代传递，其基因组的完整性对个体和物种维持都至关重要。真核生物基因组中存在不少自私的DNA链——转座子。这类遗传物质能够在染色体的不同位点间跳跃，导致基因组不稳定，甚至引发癌症，在生殖细胞系中，转座子的跳跃则可能导致不育。
Piwi互作RNA(piRNA)是近年来新发现的一类小RNA分子，主要在生殖细胞系中表达，对于维持生殖系DNA完整、抑制转座子转录、抑制翻译、参与异染色质的形成、执行表观遗传调控和生殖细胞发生等均有重要作用。过去的研究表明，生殖细胞特异性表达的PIWI家族蛋白是piRNA作用途径的中心，为piRNA生物生成及功能所必需。小鼠PIWI家族包括MILI、MIWI和MIWI2三个成员，特异性地在睾丸中表达，对小鼠精子发生至关重要。尽管近来的研究增进了我们对于piRNA生物合成及功能的了解，然而其作用通路机制仍然有待深究。
在这篇文章中，研究人员证实小鼠PIWI (MIWI)是通过APC/C-26S蛋白酶体信号通路进行降解，piRNAs通过促进MIWI与一种APC/C底物结合亚基的互作在这一过程中发挥了至关重要的作用。有趣的是，研究人员发现在晚期精细胞中piRNA触发的MIWI破坏，转而导致了piRNA消除，这揭示了一条在特定的发育阶段调节性清除 MIWI/piRNA机器的前馈机制。重要的是，研究人员发现适当清除MIWI/piRNA是精子成熟的必要条件。
这些结果表明piRNAs通过泛素-蛋白酶体信号通路调控了MIWI/piRNA机器的清除，证实在雄性生殖细胞发育过程中适当的时序调控MIWI/piRNA具有非常重要的意义。
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