PiRNA (biologia): Różnice pomiędzy wersjami
[wersja przejrzana] | [wersja przejrzana] |
poprawki, wikizacja |
WP:SK, poprawa przypisów, usunięcie "Zobacz też" (luźny związek linków z artykułem) |
||
Linia 1: | Linia 1: | ||
'''piRNA''' (ang. ''Piwi-interacting RNA'') – [[kod genetyczny|niekodujące]] cząsteczki RNA ([[ncRNA]]; ang. ''noncoding RNA''), wykazujące aktywność małych regulatorowych RNA ([[srRNA]]; ang. ''small regulatory RNA''), które tworzą kompleksy z [[białka piwi|białkami piwi]] i biorą udział w [[epigenetyka|epigenetycznych]] oraz [[obróbka posttranskrypcyjna|post-transkrypcyjnych]] mechanizmach wyciszania [[retrotranspozon |
'''piRNA''' (ang. ''Piwi-interacting RNA'') – [[kod genetyczny|niekodujące]] cząsteczki RNA ([[ncRNA]]; ang. ''noncoding RNA''), wykazujące aktywność małych regulatorowych RNA ([[srRNA]]; ang. ''small regulatory RNA''), które tworzą kompleksy z [[białka piwi|białkami piwi]] i biorą udział w [[epigenetyka|epigenetycznych]] oraz [[obróbka posttranskrypcyjna|post-transkrypcyjnych]] mechanizmach wyciszania [[retrotranspozon]]ów i innych elementów genetycznych, związanych z przemieszczaniem się genów w procesie [[transpozycja (genetyka)|transpozycji]]<ref name="Molecular">{{cytuj pismo|tytuł=Taking a Peak at Piwi RNAs|czasopismo=Cell|wydanie=2|wolumin=126|strony=223|data=2006|doi=10.1016/j.cell.2006.07.012}}</ref><ref name=Seto>{{Cytuj pismo | nazwisko = Seto | imię = AG. | nazwisko2 = Kingston | imię2 = RE. | nazwisko3 = Lau | imię3 = NC. | tytuł = The coming of age for Piwi proteins | czasopismo = Mol Cell | wolumin = 26 | numer = 5 | strony = 603-609 | rok = 2007 | doi = 10.1016/j.molcel.2007.05.021 | pmid = 17560367 }}</ref>. Cząsteczki piRNA ulegają ekspresji w komórkach zwierząt, głównie w męskich komórkach[[komórki rozrodcze|płciowych]], w procesie [[spermatogeneza|spermatogenezy]]<ref name=siomi_review>{{Cytuj pismo | nazwisko = Siomi | imię = MC. | nazwisko2 = Sato | imię2 = K. | nazwisko3 = Pezic | imię3 = D. | nazwisko4 = Aravin | imię4 = AA. | tytuł = PIWI-interacting small RNAs: the vanguard of genome defence | czasopismo = Nat Rev Mol Cell Biol | wolumin = 12 | numer = 4 | strony = 246-258 | rok = 2011 | doi = 10.1038/nrm3089 | pmid = 21427766 }}</ref>. Jedną z charakterystycznych cech cząsteczek piRNA jest ich największa długość (26-31 nukleotydów) spośród znanych klas małych, niekodujących, regulatorowych RNA takich jak: [[siRNA]] (ang. ''small interfering RNA''), [[tasiRNA]] (ang. ''trans-acting small interfering RNA''), [[rasiRNA]] (''ang. repeat-associated small interfering RNA''), [[tncRNA]] (ang. ''tiny noncoding RNA''), [[miRNA]] (mikroRNA) oraz [[saRNA]] (ang. ''small activating RNA'')<ref name="Tymczewska">{{cytuj pismo|autor=A. Tymczewska, M. Figlerowicz|czasopismo=Nauka |wolumin=2|strony=93-109|data=2009|url=http://www.portalwiedzy.pan.pl/images/stories/pliki/publikacje/nauka/2009/02/N_209_8_Figlerowicz.pdf}}</ref><ref name=Molecular/><ref name=Seto/>. Szlak syntezy i dojrzewania piRNA jest słabo poznany (stan wiedzy z roku 2012). Wykazano, że różni się on istotnie od biosyntezy cząsteczek [[miRNA]] i [[siRNA]], prezentując jednak wiele podobieństw do szlaku syntezy małych interferujących czynników trans-[[rasiRNA]], które mogą stanowić podklasę piRNA<ref name=Klattenhoff>{{Cytuj pismo | nazwisko = Klattenhoff | imię = C. | nazwisko2 = Theurkauf | imię2 = W. | tytuł = Biogenesis and germline functions of piRNAs. | czasopismo = Development | wolumin = 135 | numer = 1 | strony = 3-9 | rok = 2008 | doi = 10.1242/dev.006486 | pmid = 18032451 }}</ref>. |
||
===Charakterystyczne cechy piRNA=== |
=== Charakterystyczne cechy piRNA === |
||
[[ |
[[Plik:PiRNA.jpg|frame|right|Struktura piRNA]] |
||
* długość między 26 a |
* długość między 26 a 32 [[nukleotyd]]ów<ref name=Molecular/> |
||
* [[biogeneza]] niezależna od [[dicer]], [[Amplifikacja (biologia)|amplifikacja]] piRNA wg modelu „ping-pong” |
* [[biogeneza]] niezależna od białka [[dicer]], [[Amplifikacja (biologia)|amplifikacja]] piRNA wg modelu „ping-pong” |
||
* tworzenie kompleksów piRNA-białka piwi: HILI, HIWI1, HIWI2 (człowiek), MILI, MIWI, MIWI2 (mysz), Piwi, Aubergine, Ago3 (muszka owocowa), RG-1 (nicień ''[[ |
* tworzenie kompleksów piRNA-białka piwi: HILI, HIWI1, HIWI2 (człowiek), MILI, MIWI, MIWI2 (mysz), Piwi, Aubergine, Ago3 (muszka owocowa), RG-1 (nicień ''[[Caenorhabditis elegans]]'')<ref name=Molecular/> |
||
* udział w wyciszaniu [[transpozon]]ów i powtórzeń DNA, u ssaków także w [[metylacja DNA|metylacji DNA]] sekwencji transpozonowych |
* udział w wyciszaniu [[transpozon]]ów i powtórzeń DNA, u ssaków także w [[metylacja DNA|metylacji DNA]] sekwencji transpozonowych |
||
* brak wspólnego motywu sekwencji (niski konserwatyzm sekwencyjny)<ref name=Molecular/> |
* brak wspólnego motywu sekwencji (niski konserwatyzm sekwencyjny)<ref name=Molecular/> |
||
* brak wspólnego motywu II-rzędowej struktury przestrzennej cząsteczek<ref name=madurai1982> Existence of snoRNA, microRNA, piRNA characteristics in a novel non-coding RNA: x-ncRNA and its biological implication in Homo |
* brak wspólnego motywu II-rzędowej struktury przestrzennej cząsteczek<ref name="madurai1982">{{cytuj pismo|autor=Kandhavelu M, Lammi C, Buccioni M, Dal Ben D, Volpini R, Marucci G|tytuł=Existence of snoRNA, microRNA, piRNA characteristics in a novel non-coding RNA: x-ncRNA and its biological implication in ''Homo sapiens''|czasopismo=Journal of Bioinformatics and Sequence Analysis |wydanie=2|wolumin=1|strony=31-40|data=2009 |url=http://www.academicjournals.org/jbsa/PDF/Pdf2009/June/Meenakshisundaram%20et%20al.pdf}}</ref> |
||
*piRNA zidentyfikowano w komórkach zwierząt: [[bezkręgowce|bezkręgowców]] i [[kręgowce|kręgowców]]<ref name=Molecular/>, |
* piRNA zidentyfikowano w komórkach zwierząt: [[bezkręgowce|bezkręgowców]] i [[kręgowce|kręgowców]]<ref name=Molecular/>, |
||
* różne gatunki charakteryzuje często odmienna biogeneza i różny model działania, przy zachowaniu tej samej funkcji cząsteczek piRNA<ref name=Molecular/>, |
* różne gatunki charakteryzuje często odmienna biogeneza i różny model działania, przy zachowaniu tej samej funkcji cząsteczek piRNA<ref name=Molecular/>, |
||
* jak dotąd (2012), w komórkach [[ssaki|ssaczych]] poznano setki tysięcy różnych piRNA, a powstanie tak dużej liczby tych cząsteczek może być związane z niewielkim konserwatyzmem sekwencji tych cząsteczek<ref name=Das>Das |
* jak dotąd (2012), w komórkach [[ssaki|ssaczych]] poznano setki tysięcy różnych piRNA, a powstanie tak dużej liczby tych cząsteczek może być związane z niewielkim konserwatyzmem sekwencji tych cząsteczek<ref name=Das>{{Cytuj pismo | nazwisko = Das | imię = PP. | nazwisko2 = Bagijn | imię2 = MP. | nazwisko3 = Goldstein | imię3 = LD. | nazwisko4 = Woolford | imię4 = JR. | nazwisko5 = Lehrbach | imię5 = NJ. | tytuł = Piwi and piRNAs act upstream of an endogenous siRNA pathway to suppress Tc3 transposon mobility in the ''Caenorhabditis elegans'' germline | czasopismo = Mol Cell | wolumin = 31 | numer = 1 | strony = 79-90 | rok = 2008 | doi = 10.1016/j.molcel.2008.06.003 | pmid = 18571451 }}</ref>, gdzie w komórkach myszy opisano ponad 50 000 a w komórkach muszki owocowej ponad 13 000 różnych sekwencji piRNA<ref name="Lin">{{cytuj pismo|autor=H. Lin, H. Yin, E. Beyret, S. Findley, W. Deng|tytuł=The role of the piRNA pathway in stem cell self-renewal|czasopismo=Developmental Biology|wydanie=2|wolumin=319|strony=479|data=2008|doi=10.1016/j.ydbio.2008.05.048}}</ref> |
||
* cząsteczki piRNA podlegają często modyfikacjom zarówno od [[Koniec 5'|5’]] jak i [[Koniec 3'|3’]] końca, co tłumaczy się zwiększeniem ich trwałości i stabilności w komórkach<ref name=Faehnle>Faehnle |
* cząsteczki piRNA podlegają często modyfikacjom zarówno od [[Koniec 5'|5’]] jak i [[Koniec 3'|3’]] końca, co tłumaczy się zwiększeniem ich trwałości i stabilności w komórkach<ref name=Faehnle>{{Cytuj pismo | nazwisko = Faehnle | imię = CR. | nazwisko2 = Joshua-Tor | imię2 = L. | tytuł = Argonautes confront new small RNAs | czasopismo = Curr Opin Chem Biol | wolumin = 11 | numer = 5 | strony = 569-77 | rok = 2007 | doi = 10.1016/j.cbpa.2007.08.032 | pmid = 17928262 }}</ref> |
||
* 5’ koniec piRNA zakończony jest nukleotydem zawierającym [[urydyna|urydynę]] (U) zarówno w przypadku kręgowców jak i bezkręgowców<ref name=Molecular/>, |
* 5’ koniec piRNA zakończony jest nukleotydem zawierającym [[urydyna|urydynę]] (U) zarówno w przypadku kręgowców jak i bezkręgowców<ref name=Molecular/>, |
||
* cząsteczki piRNA w komórkach nicienia '' |
* cząsteczki piRNA w komórkach nicienia ''Caenorhabditis elegans'' opatrzone są nukleotydem zawierającym monofosforan, natomiast 3’ koniec nici podlega modyfikacji, która blokuje tlen w pozycji 2’ lub 3’ rybozy<ref name=Ruby>{{Cytuj pismo | nazwisko = Ruby | imię = JG. | nazwisko2 = Jan | imię2 = C. | nazwisko3 = Player | imię3 = C. | nazwisko4 = Axtell | imię4 = MJ. | nazwisko5 = Lee | imię5 = W. | tytuł = Large-scale sequencing reveals 21U-RNAs and additional microRNAs and endogenous siRNAs in ''C. elegans'' | czasopismo = Cell | wolumin = 127 | numer = 6 | strony = 1193-1207 | rok = 2006 | doi = 10.1016/j.cell.2006.10.040 | pmid = 17174894 }}</ref> |
||
* obecność [[modyfikacje posttranskrypcyjne|modyfikacji posttranskrypcyjnej]] orto-2-metylo-RNA na 3’ końcu cząsteczek piRNA potwierdzono w komórkach [[muszka owocowa|muszki owocowej]]<ref name=Vagin>Vagin |
* obecność [[modyfikacje posttranskrypcyjne|modyfikacji posttranskrypcyjnej]] orto-2-metylo-RNA na 3’ końcu cząsteczek piRNA potwierdzono w komórkach [[muszka owocowa|muszki owocowej]]<ref name=Vagin>{{Cytuj pismo | nazwisko = Vagin | imię = VV. | nazwisko2 = Sigova | imię2 = A. | nazwisko3 = Li | imię3 = C. | nazwisko4 = Seitz | imię4 = H. | nazwisko5 = Gvozdev | imię5 = V. | tytuł = A distinct small RNA pathway silences selfish genetic elements in the germline | czasopismo = Science | wolumin = 313 | numer = 5785 | strony = 320-324 | rok = 2006 | doi = 10.1126/science.1129333 | pmid = 16809489 }}</ref>, komórkach [[Danio pręgowany|ryby Danio]]<ref name=Houwing>{{Cytuj pismo | nazwisko = Houwing | imię = S. | nazwisko2 = Kamminga | imię2 = LM. | nazwisko3 = Berezikov | imię3 = E. | nazwisko4 = Cronembold | imię4 = D. | nazwisko5 = Girard | imię5 = A. | tytuł = A role for Piwi and piRNAs in germ cell maintenance and transposon silencing in Zebrafish | czasopismo = Cell | wolumin = 129 | numer = 1 | strony = 69-82 | rok = 2007 | doi = 10.1016/j.cell.2007.03.026 | pmid = 17418787 }}</ref>, komórkach [[Mysz domowa|myszy]]<ref name=Kirino>{{Cytuj pismo | nazwisko = Kirino | imię = Y. | nazwisko2 = Mourelatos | imię2 = Z. | tytuł = Mouse Piwi-interacting RNAs are 2'-O-methylated at their 3' termini | czasopismo = Nat Struct Mol Biol | wolumin = 14 | numer = 4 | strony = 347-348 | rok = 2007 | doi = 10.1038/nsmb1218 | pmid = 17384647 }}</ref>, jak również komórkach [[szczur]]a<ref name=Houwing/>. |
||
===Lokalizacja komórkowa=== |
=== Lokalizacja komórkowa === |
||
Sekwencje piRNA znaleziono w całym [[genom |
Sekwencje piRNA znaleziono w całym [[genom]]ie, w klastrach zawierających kilka do kilku tysięcy piRNA, tworzących ciągi sekwencji o długości od 1-100 000 par zasad<ref name=Molecular/><ref name=ODonnell>{{Cytuj pismo | nazwisko = O'Donnell | imię = KA. | nazwisko2 = Boeke | imię2 = JD. | tytuł = Mighty Piwis defend the germline against genome intruders | czasopismo = Cell | wolumin = 129 | numer = 1 | strony = 37-44 | rok = 2007 | doi = 10.1016/j.cell.2007.03.028 | pmid = 17418784 }}</ref>. Co ciekawe, w przeciwieństwie do samej sekwencji piRNA, klastry piRNA wykazują znaczny konserwatyzm między różnymi gatunkami zwierząt<ref name=Molecular/><ref name=Malone>{{Cytuj pismo | nazwisko = Malone | imię = CD. | nazwisko2 = Hannon | imię2 = GJ. | tytuł = Small RNAs as guardians of the genome | czasopismo = Cell | wolumin = 136 | numer = 4 | strony = 656-668 | rok = 2009 | doi = 10.1016/j.cell.2009.01.045 | pmid = 19239887 }}</ref><ref name=Rosenkranz>{{Cytuj pismo | nazwisko = Rosenkranz | imię = D. | nazwisko2 = Zischler | imię2 = H. | tytuł = proTRAC - a software for probabilistic piRNA cluster detection, visualization and analysis | czasopismo = BMC Bioinformatics | wolumin = 13 | numer = | strony = 5 | miesiąc = | rok = 2012 | doi = 10.1186/1471-2105-13-5 | pmid = 22233380 }}</ref>. W ssakach, piRNA znaleziono zarówno w komórkach [[Jądro (anatomia)|jądrer]]<ref name=Aravin>{{Cytuj pismo | nazwisko = Aravin | imię = A. | nazwisko2 = Gaidatzis | imię2 = D. | nazwisko3 = Pfeffer | imię3 = S. | nazwisko4 = Lagos-Quintana | imię4 = M. | nazwisko5 = Landgraf | imię5 = P. | tytuł = A novel class of small RNAs bind to MILI protein in mouse testes | czasopismo = Nature | wolumin = 442 | numer = 7099 | strony = 203-207 | rok = 2006 | doi = 10.1038/nature04916 | pmid = 16751777 }}</ref> jak i [[jajniki|jajników]]<ref name=Tam>{{Cytuj pismo | nazwisko = Tam | imię = OH. | nazwisko2 = Aravin | imię2 = AA. | nazwisko3 = Stein | imię3 = P. | nazwisko4 = Girard | imię4 = A. | nazwisko5 = Murchison | imię5 = EP. | tytuł = Pseudogene-derived small interfering RNAs regulate gene expression in mouse oocytes | czasopismo = Nature | wolumin = 453 | numer = 7194 | strony = 534-538 | rok = 2008 | doi = 10.1038/nature06904 | pmid = 18404147 }}</ref> chociaż badania wskazują, że ekspresja piRNA jest niezbędna tylko w przypadku [[spermatogeneza|spermatogenezy]]<ref name=siomi_review/>. W przypadku bezkręgowców, obecność piRNA stwierdzono zarówno w komórkach rozrodczych męskich jak i żeńskich<ref name=Houwing/><ref name=Das/>. |
||
Na poziomie komórkowym, piRNA zlokalizowano zarówno w obrębie [[jądro komórkowe|jądra komórkowego]] jak i [[cytoplazma|cytoplazmy]], co sugeruje że biosynteza i funkcja piRNA może być rozdzielona przestrzennie<ref name=Ruvkun>Ruvkun |
Na poziomie komórkowym, piRNA zlokalizowano zarówno w obrębie [[jądro komórkowe|jądra komórkowego]] jak i [[cytoplazma|cytoplazmy]], co sugeruje że biosynteza i funkcja piRNA może być rozdzielona przestrzennie<ref name=Ruvkun>{{Cytuj pismo | nazwisko = Ruvkun | imię = G. | tytuł = Tiny RNA: Where do we come from? What are we? Where are we going? | czasopismo = Trends Plant Sci | wolumin = 13 | numer = 7 | strony = 313-316 | rok = 2008 | doi = 10.1016/j.tplants.2008.05.005 | pmid = 18562240 }} |
||
</ref><ref name=Klattenhoff/><ref name=Brennecke>{{Cytuj pismo | nazwisko = Brennecke | imię = J. | nazwisko2 = Malone | imię2 = CD. | nazwisko3 = Aravin | imię3 = AA. | nazwisko4 = Sachidanandam | imię4 = R. | nazwisko5 = Stark | imię5 = A. | tytuł = An epigenetic role for maternally inherited piRNAs in transposon silencing | czasopismo = Science | wolumin = 322 | numer = 5906 | strony = 1387-1392 | rok = 2008 | doi = 10.1126/science.1165171 | pmid = 19039138 }} |
|||
⚫ | |||
</ref>. |
|||
⚫ | |||
Mechanizm powstawania piRNA nie jest jeszcze poznany, do tej pory (2012) nie zidentyfikowano żadnych dwuniciowych prekursorów tych cząsteczek. Według jednego z modeli piRNA mogą powstawać z długich transkryptów trawionych na krótkie fragmenty. Długość piRNA sugeruje jednak, że w ich tworzenie nie jest zaangażowana rybonukleaza Dicer. Po raz pierwszy piRNA zidentyfikowano w kompleksach z białkiem Miwi i Riwi (mysie i szczurze odpowiedniki ludzkiego Piwi). Zazwyczaj tylko jedna z nici DNA koduje piRNA, może się jednak zdarzyć, że są one także kodowane na drugiej, |
Mechanizm powstawania piRNA nie jest jeszcze poznany, do tej pory (2012) nie zidentyfikowano żadnych dwuniciowych prekursorów tych cząsteczek. Według jednego z modeli piRNA mogą powstawać z długich transkryptów trawionych na krótkie fragmenty. Długość piRNA sugeruje jednak, że w ich tworzenie nie jest zaangażowana rybonukleaza Dicer. Po raz pierwszy piRNA zidentyfikowano w kompleksach z białkiem Miwi i Riwi (mysie i szczurze odpowiedniki ludzkiego Piwi). Zazwyczaj tylko jedna z nici DNA koduje piRNA, może się jednak zdarzyć, że są one także kodowane na drugiej, |
||
komplementarnej nici ref name=Molecular/>. Biogeneza piRNA jest wysoce konserwatywna, jednak sekwencyjnie piRNA nie są zachowawcze. Wspiera to model, według którego piRNA wpływają na ekspresję tych samych loci, z których powstają<ref> Lau |
komplementarnej nici ref name=Molecular/>. Biogeneza piRNA jest wysoce konserwatywna, jednak sekwencyjnie piRNA nie są zachowawcze. Wspiera to model, według którego piRNA wpływają na ekspresję tych samych loci, z których powstają<ref name=Lau >{{Cytuj pismo | nazwisko = Lau | imię = NC. | nazwisko2 = Seto | imię2 = AG. | nazwisko3 = Kim | imię3 = J. | nazwisko4 = Kuramochi-Miyagawa | imię4 = S. | nazwisko5 = Nakano | imię5 = T. | tytuł = Characterization of the piRNA complex from rat testes | czasopismo = Science | wolumin = 313 | numer = 5785 | strony = 363-367 | rok = 2006 | doi = 10.1126/science.1130164 | pmid = 16778019 }}</ref>. |
||
===Funkcja=== |
=== Funkcja === |
||
Rodzina białek Piwi uczestniczy w mejozie i podtrzymaniu linii zarodkowych komórek macierzystych, jednak ich rola nie jest jeszcze w pełni znana. Jak dotąd, funkcja piRNA nie została poznana. Jednakże |
Rodzina białek Piwi uczestniczy w mejozie i podtrzymaniu linii zarodkowych komórek macierzystych, jednak ich rola nie jest jeszcze w pełni znana. Jak dotąd, funkcja piRNA nie została poznana. Jednakże |
||
prawdopodobna wydaje się być hipoteza, iż uczestniczą one w gameto genezie |
prawdopodobna wydaje się być hipoteza, iż uczestniczą one w gameto genezie<ref name=Girard>{{Cytuj pismo | nazwisko = Girard | imię = A. | nazwisko2 = Sachidanandam | imię2 = R. | nazwisko3 = Hannon | imię3 = GJ. | nazwisko4 = Carmell | imię4 = MA. | tytuł = A germline-specific class of small RNAs binds mammalian Piwi proteins | czasopismo = Nature | wolumin = 442 | numer = 7099 | strony = 199-202 | rok = 2006 | doi = 10.1038/nature04917 | pmid = 16751776 }}</ref>. |
||
=== |
=== Linki zewnętrzne === |
||
⚫ | |||
* [[miRNA]] |
|||
⚫ | |||
* [[siRNA]] |
|||
* [[UTR]], |
|||
* [[Ekspresja genu]], |
|||
* [[Terapia genowa]], |
|||
* [[Translacja (genetyka)]], |
|||
* [[Biomedycyna]], |
|||
* [[Biologia medyczna]], |
|||
* [[Biologia molekularna]], |
|||
* [[Medycyna molekularna]], |
|||
===Linki zewnętrzne=== |
|||
⚫ | |||
⚫ | |||
{{Przypisy|2}} |
{{Przypisy|2}} |
||
Linia 48: | Linia 38: | ||
[[Kategoria:Biologia molekularna]] |
[[Kategoria:Biologia molekularna]] |
||
⚫ | |||
[[en: Piwi-interacting RNA]] |
[[en: Piwi-interacting RNA]] |
||
⚫ | |||
[[fr:ARN interagissant avec Piwi]] |
[[fr:ARN interagissant avec Piwi]] |
||
[[gl:ARN que interacciona con piwi]] |
[[gl:ARN que interacciona con piwi]] |
Wersja z 10:37, 2 kwi 2012
piRNA (ang. Piwi-interacting RNA) – niekodujące cząsteczki RNA (ncRNA; ang. noncoding RNA), wykazujące aktywność małych regulatorowych RNA (srRNA; ang. small regulatory RNA), które tworzą kompleksy z białkami piwi i biorą udział w epigenetycznych oraz post-transkrypcyjnych mechanizmach wyciszania retrotranspozonów i innych elementów genetycznych, związanych z przemieszczaniem się genów w procesie transpozycji[1][2]. Cząsteczki piRNA ulegają ekspresji w komórkach zwierząt, głównie w męskich komórkachpłciowych, w procesie spermatogenezy[3]. Jedną z charakterystycznych cech cząsteczek piRNA jest ich największa długość (26-31 nukleotydów) spośród znanych klas małych, niekodujących, regulatorowych RNA takich jak: siRNA (ang. small interfering RNA), tasiRNA (ang. trans-acting small interfering RNA), rasiRNA (ang. repeat-associated small interfering RNA), tncRNA (ang. tiny noncoding RNA), miRNA (mikroRNA) oraz saRNA (ang. small activating RNA)[4][1][2]. Szlak syntezy i dojrzewania piRNA jest słabo poznany (stan wiedzy z roku 2012). Wykazano, że różni się on istotnie od biosyntezy cząsteczek miRNA i siRNA, prezentując jednak wiele podobieństw do szlaku syntezy małych interferujących czynników trans-rasiRNA, które mogą stanowić podklasę piRNA[5].
Charakterystyczne cechy piRNA
- długość między 26 a 32 nukleotydów[1]
- biogeneza niezależna od białka dicer, amplifikacja piRNA wg modelu „ping-pong”
- tworzenie kompleksów piRNA-białka piwi: HILI, HIWI1, HIWI2 (człowiek), MILI, MIWI, MIWI2 (mysz), Piwi, Aubergine, Ago3 (muszka owocowa), RG-1 (nicień Caenorhabditis elegans)[1]
- udział w wyciszaniu transpozonów i powtórzeń DNA, u ssaków także w metylacji DNA sekwencji transpozonowych
- brak wspólnego motywu sekwencji (niski konserwatyzm sekwencyjny)[1]
- brak wspólnego motywu II-rzędowej struktury przestrzennej cząsteczek[6]
- piRNA zidentyfikowano w komórkach zwierząt: bezkręgowców i kręgowców[1],
- różne gatunki charakteryzuje często odmienna biogeneza i różny model działania, przy zachowaniu tej samej funkcji cząsteczek piRNA[1],
- jak dotąd (2012), w komórkach ssaczych poznano setki tysięcy różnych piRNA, a powstanie tak dużej liczby tych cząsteczek może być związane z niewielkim konserwatyzmem sekwencji tych cząsteczek[7], gdzie w komórkach myszy opisano ponad 50 000 a w komórkach muszki owocowej ponad 13 000 różnych sekwencji piRNA[8]
- cząsteczki piRNA podlegają często modyfikacjom zarówno od 5’ jak i 3’ końca, co tłumaczy się zwiększeniem ich trwałości i stabilności w komórkach[9]
- 5’ koniec piRNA zakończony jest nukleotydem zawierającym urydynę (U) zarówno w przypadku kręgowców jak i bezkręgowców[1],
- cząsteczki piRNA w komórkach nicienia Caenorhabditis elegans opatrzone są nukleotydem zawierającym monofosforan, natomiast 3’ koniec nici podlega modyfikacji, która blokuje tlen w pozycji 2’ lub 3’ rybozy[10]
- obecność modyfikacji posttranskrypcyjnej orto-2-metylo-RNA na 3’ końcu cząsteczek piRNA potwierdzono w komórkach muszki owocowej[11], komórkach ryby Danio[12], komórkach myszy[13], jak również komórkach szczura[12].
Lokalizacja komórkowa
Sekwencje piRNA znaleziono w całym genomie, w klastrach zawierających kilka do kilku tysięcy piRNA, tworzących ciągi sekwencji o długości od 1-100 000 par zasad[1][14]. Co ciekawe, w przeciwieństwie do samej sekwencji piRNA, klastry piRNA wykazują znaczny konserwatyzm między różnymi gatunkami zwierząt[1][15][16]. W ssakach, piRNA znaleziono zarówno w komórkach jądrer[17] jak i jajników[18] chociaż badania wskazują, że ekspresja piRNA jest niezbędna tylko w przypadku spermatogenezy[3]. W przypadku bezkręgowców, obecność piRNA stwierdzono zarówno w komórkach rozrodczych męskich jak i żeńskich[12][7]. Na poziomie komórkowym, piRNA zlokalizowano zarówno w obrębie jądra komórkowego jak i cytoplazmy, co sugeruje że biosynteza i funkcja piRNA może być rozdzielona przestrzennie[19][5][20].
Biogeneza
Mechanizm powstawania piRNA nie jest jeszcze poznany, do tej pory (2012) nie zidentyfikowano żadnych dwuniciowych prekursorów tych cząsteczek. Według jednego z modeli piRNA mogą powstawać z długich transkryptów trawionych na krótkie fragmenty. Długość piRNA sugeruje jednak, że w ich tworzenie nie jest zaangażowana rybonukleaza Dicer. Po raz pierwszy piRNA zidentyfikowano w kompleksach z białkiem Miwi i Riwi (mysie i szczurze odpowiedniki ludzkiego Piwi). Zazwyczaj tylko jedna z nici DNA koduje piRNA, może się jednak zdarzyć, że są one także kodowane na drugiej, komplementarnej nici ref name=Molecular/>. Biogeneza piRNA jest wysoce konserwatywna, jednak sekwencyjnie piRNA nie są zachowawcze. Wspiera to model, według którego piRNA wpływają na ekspresję tych samych loci, z których powstają[21].
Funkcja
Rodzina białek Piwi uczestniczy w mejozie i podtrzymaniu linii zarodkowych komórek macierzystych, jednak ich rola nie jest jeszcze w pełni znana. Jak dotąd, funkcja piRNA nie została poznana. Jednakże prawdopodobna wydaje się być hipoteza, iż uczestniczą one w gameto genezie[22].
Linki zewnętrzne
- piRNA Bank źródło sklasyfikowanych i sklasteryzowanych cząsteczek piRNA
- proTRAC - program do wyszukiwania i wizualizacji klastrów piRNA
- ↑ a b c d e f g h i j Taking a Peak at Piwi RNAs. „Cell”. 126 (2), s. 223, 2006. DOI: 10.1016/j.cell.2006.07.012.
- ↑ a b AG. Seto, RE. Kingston, NC. Lau. The coming of age for Piwi proteins. „Mol Cell”. 26 (5), s. 603-609, 2007. DOI: 10.1016/j.molcel.2007.05.021. PMID: 17560367.
- ↑ a b MC. Siomi, K. Sato, D. Pezic, AA. Aravin. PIWI-interacting small RNAs: the vanguard of genome defence. „Nat Rev Mol Cell Biol”. 12 (4), s. 246-258, 2011. DOI: 10.1038/nrm3089. PMID: 21427766.
- ↑ A. Tymczewska, M. Figlerowicz. „Nauka”. 2, s. 93-109, 2009.
- ↑ a b C. Klattenhoff, W. Theurkauf. Biogenesis and germline functions of piRNAs.. „Development”. 135 (1), s. 3-9, 2008. DOI: 10.1242/dev.006486. PMID: 18032451.
- ↑ Kandhavelu M, Lammi C, Buccioni M, Dal Ben D, Volpini R, Marucci G. Existence of snoRNA, microRNA, piRNA characteristics in a novel non-coding RNA: x-ncRNA and its biological implication in Homo sapiens. „Journal of Bioinformatics and Sequence Analysis”. 1 (2), s. 31-40, 2009.
- ↑ a b PP. Das, MP. Bagijn, LD. Goldstein, JR. Woolford i inni. Piwi and piRNAs act upstream of an endogenous siRNA pathway to suppress Tc3 transposon mobility in the Caenorhabditis elegans germline. „Mol Cell”. 31 (1), s. 79-90, 2008. DOI: 10.1016/j.molcel.2008.06.003. PMID: 18571451.
- ↑ H. Lin, H. Yin, E. Beyret, S. Findley, W. Deng. The role of the piRNA pathway in stem cell self-renewal. „Developmental Biology”. 319 (2), s. 479, 2008. DOI: 10.1016/j.ydbio.2008.05.048.
- ↑ CR. Faehnle, L. Joshua-Tor. Argonautes confront new small RNAs. „Curr Opin Chem Biol”. 11 (5), s. 569-77, 2007. DOI: 10.1016/j.cbpa.2007.08.032. PMID: 17928262.
- ↑ JG. Ruby, C. Jan, C. Player, MJ. Axtell i inni. Large-scale sequencing reveals 21U-RNAs and additional microRNAs and endogenous siRNAs in C. elegans. „Cell”. 127 (6), s. 1193-1207, 2006. DOI: 10.1016/j.cell.2006.10.040. PMID: 17174894.
- ↑ VV. Vagin, A. Sigova, C. Li, H. Seitz i inni. A distinct small RNA pathway silences selfish genetic elements in the germline. „Science”. 313 (5785), s. 320-324, 2006. DOI: 10.1126/science.1129333. PMID: 16809489.
- ↑ a b c S. Houwing, LM. Kamminga, E. Berezikov, D. Cronembold i inni. A role for Piwi and piRNAs in germ cell maintenance and transposon silencing in Zebrafish. „Cell”. 129 (1), s. 69-82, 2007. DOI: 10.1016/j.cell.2007.03.026. PMID: 17418787.
- ↑ Y. Kirino, Z. Mourelatos. Mouse Piwi-interacting RNAs are 2'-O-methylated at their 3' termini. „Nat Struct Mol Biol”. 14 (4), s. 347-348, 2007. DOI: 10.1038/nsmb1218. PMID: 17384647.
- ↑ KA. O'Donnell, JD. Boeke. Mighty Piwis defend the germline against genome intruders. „Cell”. 129 (1), s. 37-44, 2007. DOI: 10.1016/j.cell.2007.03.028. PMID: 17418784.
- ↑ CD. Malone, GJ. Hannon. Small RNAs as guardians of the genome. „Cell”. 136 (4), s. 656-668, 2009. DOI: 10.1016/j.cell.2009.01.045. PMID: 19239887.
- ↑ D. Rosenkranz, H. Zischler. proTRAC - a software for probabilistic piRNA cluster detection, visualization and analysis. „BMC Bioinformatics”. 13, s. 5, 2012. DOI: 10.1186/1471-2105-13-5. PMID: 22233380.
- ↑ A. Aravin, D. Gaidatzis, S. Pfeffer, M. Lagos-Quintana i inni. A novel class of small RNAs bind to MILI protein in mouse testes. „Nature”. 442 (7099), s. 203-207, 2006. DOI: 10.1038/nature04916. PMID: 16751777.
- ↑ OH. Tam, AA. Aravin, P. Stein, A. Girard i inni. Pseudogene-derived small interfering RNAs regulate gene expression in mouse oocytes. „Nature”. 453 (7194), s. 534-538, 2008. DOI: 10.1038/nature06904. PMID: 18404147.
- ↑ G. Ruvkun. Tiny RNA: Where do we come from? What are we? Where are we going?. „Trends Plant Sci”. 13 (7), s. 313-316, 2008. DOI: 10.1016/j.tplants.2008.05.005. PMID: 18562240.
- ↑ J. Brennecke, CD. Malone, AA. Aravin, R. Sachidanandam i inni. An epigenetic role for maternally inherited piRNAs in transposon silencing. „Science”. 322 (5906), s. 1387-1392, 2008. DOI: 10.1126/science.1165171. PMID: 19039138.
- ↑ NC. Lau, AG. Seto, J. Kim, S. Kuramochi-Miyagawa i inni. Characterization of the piRNA complex from rat testes. „Science”. 313 (5785), s. 363-367, 2006. DOI: 10.1126/science.1130164. PMID: 16778019.
- ↑ A. Girard, R. Sachidanandam, GJ. Hannon, MA. Carmell. A germline-specific class of small RNAs binds mammalian Piwi proteins. „Nature”. 442 (7099), s. 199-202, 2006. DOI: 10.1038/nature04917. PMID: 16751776.