小分子piRNAs(Piwi-interacting RNAs)在抑制轉(zhuǎn)座子活性和維持基因組穩(wěn)定性方面起重要作用，但其發(fā)生和調(diào)控的分子機(jī)制仍不清楚。果蠅生殖細(xì)胞為研究這一機(jī)制提供了良好的模型。果蠅生殖細(xì)胞中piRNAs 的發(fā)生包括初級加工和次級加工兩個過程，其中piRNAs次級加工途徑，又稱乒乓循環(huán)（“Ping-Pong”cycle），經(jīng)過PIWI家族蛋白(AGO3和AUB)的協(xié)同作用，能夠使細(xì)胞中的piRNAs得到大量擴(kuò)增。已有的假說表明，在乒乓循環(huán)的過程中，PIWI家族成員AUB和AGO3通過piRNA識別的靶RNA進(jìn)行靶向剪切，使得piRNAs得到次級循環(huán)擴(kuò)增。但AGO3的核酸內(nèi)切酶（Slicer）活性是否發(fā)揮作用以及如何發(fā)揮作用一直是領(lǐng)域內(nèi)有待解決的重要科學(xué)問題。
中國科學(xué)院動物研究所陳大華實(shí)驗(yàn)室研究發(fā)現(xiàn)AGO3的Slicer活性對piRNAs的次級擴(kuò)增非常重要，AGO3以不依賴Slicer活性的方式抑制AUB:AUB乒乓循環(huán)。他們進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)AGO3的Slicer突變體導(dǎo)致piRNAs初級加工蛋白Armitage的異位表達(dá)。作為piRNAs初級加工途徑的重要成員，Armitage蛋白通常出現(xiàn)在細(xì)胞質(zhì)和線粒體上，但AGO3的Slicer突變體導(dǎo)致Armitage蛋白出現(xiàn)在piRNAs次級加工場所nuage細(xì)胞器上。重要的是，研究發(fā)現(xiàn)AGO3和Armitage存在相互作用并同時定位于線粒體。此外，AGO3也與另一種線粒體蛋白Zucchini存在相互作用，由此調(diào)控AGO3/Armitage復(fù)合體在線粒體與nuage之間動態(tài)地穿梭，并在nuage上共同參與AGO3 RISC復(fù)合體的組裝。該研究提出線粒體和nuage共同調(diào)控piRNA的次級加工的觀點(diǎn)，為進(jìn)一步深入理解piRNA的發(fā)生的機(jī)制提供理論依據(jù)。該研究成果于7月21日發(fā)表于Journal of Cell Biology。
動物所揭示小分子piRNAs的發(fā)生和調(diào)控機(jī)制
