Cell子刊：生殖細胞的piRNA通路大名單

　　轉座子廣泛存在于生物的基因組中，能夠自我復制，并隨機插入到染色體上，因此又被稱為跳躍基因。轉座子在生殖細胞中特別危險，可能導致不孕或對后代發育產生嚴重影響。在進化過程中，復雜生物形成了一套生殖細胞基因組的防御機制，這一機制被稱為piRNA通路。

　　冷泉港實驗室(CSHL)Gregory Hannon教授領導的研究團隊對piRNA通路進行了研究。他們在雌性果蠅的卵巢中，鑒定了參與轉座子抑制的一系列基因，獲得了piRNA通路核心元件的綜合列表。文章發表在Cell旗下的Molecular Cell雜志上。

　　動物的piRNA通路包括Piwi蛋白家族和小RNA分子(即piRNA)。自2006年發現piRNA以來，人們一直試圖了解這些RNA如何產生又怎樣發揮功能。此前，科學家們已經鑒定了piRNA通路中的一些重要成員，但該通路中還有許多成員是未知的。

　　“我們鑒定了piRNA通路發揮正常功能所必需的大量基因，并對其中一些進行了深入研究。”Hannon說。這項研究增進了人們對piRNA通路的理解，為解析整個轉座子抑制機制提供了基礎。

　　研究人員認為，這些發現可以幫助人們在體外重建piRNA通路，以便深入理解細胞選擇性沉默基因的具體機制。在此基礎上，人們有望開發新療法，治療與基因功能異常有關的復雜疾病，例如癌癥和精神分裂癥等。

　　這項研究在果蠅體內進行，因為它們具有人類生殖細胞防御系統的全部基本元素。研究人員在雌性生殖細胞和濾泡細胞(源自體細胞)中，通過RNA干涉(RNAi)對大量基因進行了篩選。為了分析單個基因對轉座子水平的影響，他們在雌性生殖細胞中，一一下調了在卵巢表達的8000個基因，并用同樣的方法在濾泡細胞中分別下調了果蠅基因組的全部13,900個基因。

　　在此基礎上，研究人員鑒定了大量參與轉座子抑制的基因，并選取影響最大的基因進行深入研究。研究顯示，抑制asterix基因會使gypsy轉座子的水平顯著升高。當asterix基因被下調時，gypsy轉座子活化，先生成一段RNA。正常情況下，Piwi蛋白與小RNA形成的復合體，能夠識別該RNA序列，并使轉錄過程停止。

　　研究顯示，piRNA使包裝gypsy DNA的組蛋白發生化學修飾(H3K9三甲基化)，以此給gypsy打上“沉默”標簽。這時基因表達系統無法接觸gypsy，使其保持在休眠狀態。如果缺乏asterix，gypsy就可以開始轉錄，轉座子得以擴散。

　　研究人員發現，一些在生殖細胞抑制轉座子的基因，也在濾泡細胞中發揮同樣的作用，說明它們是“核心piRNA通路”中的成員。在果蠅的生殖細胞中，可能活躍的轉座子約有80 -100個，比濾泡和其他體細胞多得多。因此雌性生殖細胞中的piRNA機制更為精密，轉座子的抑制系統包括更多的基因和輔助蛋白。