來自中科院上海生命科學研究院的研究人員近日在新研究中證實，piRNA在精子發生后期通過APC/C觸發了MIWI泛素化及MIWI/piRNA機器清除。這一研究發現對于深入了解piRNA作用通路在哺乳動物精子發生中的功能機制具有重要意義。相關論文發布在1月14日的《發育生物學》(Developmental Cell)雜志上。
中科院上海生命科學學院的劉默芳(Mo-Fang Liu)研究員和王恩多(En-Duo Wang)院士為這篇論文的共同通訊作者。前者的研究方向是非編碼RNA在癌癥發生和精子發生中的功能機制。后者主要從事蛋白質生物合成的質量控制研究。
生殖系細胞擔負著遺傳信息的世代傳遞，其基因組的完整性對個體和物種維持都至關重要。真核生物基因組中存在不少自私的DNA鏈——轉座子。這類遺傳物質能夠在染色體的不同位點間跳躍，導致基因組不穩定，甚至引發癌癥，在生殖細胞系中，轉座子的跳躍則可能導致不育。
Piwi互作RNA(piRNA)是近年來新發現的一類小RNA分子，主要在生殖細胞系中表達，對于維持生殖系DNA完整、抑制轉座子轉錄、抑制翻譯、參與異染色質的形成、執行表觀遺傳調控和生殖細胞發生等均有重要作用。過去的研究表明，生殖細胞特異性表達的PIWI家族蛋白是piRNA作用途徑的中心，為piRNA生物生成及功能所必需。小鼠PIWI家族包括MILI、MIWI和MIWI2三個成員，特異性地在睪丸中表達，對小鼠精子發生至關重要。盡管近來的研究增進了我們對于piRNA生物合成及功能的了解，然而其作用通路機制仍然有待深究。
在這篇文章中，研究人員證實小鼠PIWI (MIWI)是通過APC/C-26S蛋白酶體信號通路進行降解，piRNAs通過促進MIWI與一種APC/C底物結合亞基的互作在這一過程中發揮了至關重要的作用。有趣的是，研究人員發現在晚期精細胞中piRNA觸發的MIWI破壞，轉而導致了piRNA消除，這揭示了一條在特定的發育階段調節性清除 MIWI/piRNA機器的前饋機制。重要的是，研究人員發現適當清除MIWI/piRNA是精子成熟的必要條件。
這些結果表明piRNAs通過泛素-蛋白酶體信號通路調控了MIWI/piRNA機器的清除，證實在雄性生殖細胞發育過程中適當的時序調控MIWI/piRNA具有非常重要的意義。
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