Nature：小RNA生物学里程碑成果解开piRNA生物合成谜题

　　PIWI相互作用的RNA，简称piRNAs，是一类小型的调控RNAs ——长度只有22–30个核苷酸的小块核酸。它们可能很小，但是与它们相关的Argonaute蛋白一起，piRNAs就能够“沉默”转座因子，所谓的自私基因，存在于植物、真菌和动物的基因机制。

　　虽然科学家们很清楚piRNAs是如何抑制基因表达的，但是直到现在，对于piRNAs究竟是如何制造出来的，一直都不太明确。11月16日在《Nature》杂志发表的一篇里程碑式的论文中，来自奥地利分子生物技术研究所（IMBA）的科学家，细致地描述了生成具有明确长度和序列的piRNAs的一系列事件，这是确定沉默系统的靶标范围的一个重要要求。

　　piRNA生物合成的谜题得以解释

　　该论文的共同资深作者Julius Brennecke解释说：“我们已经知道，piRNA是由较长的RNA物种形成的，这些RNA被 Argonaute蛋白或一个称为Zucchini的蛋白切成小块。这形成了所谓的前体piRNA的5’端，被装进Argonaute蛋白， 随后经过修改，产生成熟的piRNAs。因为我们对piRNA的5’端的形成有很好的了解，所以我们研究团队集中在其 3’端，这个过程近十年来都没有得以阐明。”

　　使用常见的果蝇（Drosophila melanogaster），一种主要的遗传学模式生物，IMBA的科学家Rippei Hayashi和 Jakob Schnabl（他们都是文章的第一作者）表明，其实piRNA的3’末端的形成，遵循两条平行路径中的其中一 条。

　　本文共同资深作者Stefan Ameres指出：“一旦生物合成开始发生，一些piRNA的3’端实际上是由Zucchini产生 的，已知这是主要生成piRNA的5’端的核酸内切酶。但Zucchini只解释了一小部分piRNAs的生物合成。然后我们发 现，核酸外切酶Nibbler是第二个关键酶，它可以形成piRNA的3’端，并且我们意识到，有两条遗传上分离的路径 并行地在细胞内起作用。这真的有似曾相识的感觉，因为在我博士后研究期间，我们还发现Nibbler可生成一些 microRNA，另一类小RNA分子。”

　　两条一致的平行路径

　　除了解开这些途径、它们的作用地点、它们对下游基因调控机制的影响之外，该研究小组也发现了一些有趣的结 果，可能对“小RNA生物合成的进化”提供线索。Julius Brennecke总结说：“我们在这项研究中发现的核酸酶， 在从海绵到人类的各种动物中有同系物。有趣的是，一些显著的例外是显而易见的。例如，线虫已经失去了 Zucchini酶，来自按蚊属的蚊子失去了Nibbler。这里是否存在其他的piRNA调控机制？在这些物种中的双通路模型 是否减少到了一个？还是不清楚的。值得注意的是，同时消融Drosophila中的Zucchini和Nibbler，piRNAs仍然是可以产生的，在这种情况下，是由紧密排列的piRNA引导Argonaute蛋白裂解事件产生的。这种Argonaute仅有的通 路，可能是古代的piRNA生成系统，后来又增加了像Zucchini和Nibbler这样复杂的核酸酶，来提高piRNA生物合成 的效率和准确性。”