PiRNA (biologia): Różnice pomiędzy wersjami

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Przejdź do nawigacji Przejdź do wyszukiwania
[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|retrotranspozonów]] i innych elementów genetycznych, związanych z przemieszczaniem się genów w procesie [[transpozycja (genetyka)|transpozycji]]<ref name=Molecular>Molecular Biology Select. Cell, 2006. 126(2): p. 223, 225-223, 225.</ref><ref name=Seto>Seto, A.G., R.E. Kingston, and N.C. Lau, The Coming of Age for Piwi Proteins. Molecular Cell, 2007. 26(5): p. 603-609,</ref>. Cząsteczki piRNA ulegają ekspresji w komórkach zwierząt, głównie w męskich komórkach[[komórki rozrodcze|płciowych]], w procesie [[spermatogeneza|spermatogenezy]]<ref name=siomi_review>Siomi MC, Sato K, Pezic D, Aravin AA: PIWI-interacting small RNAs: the vanguard of genome defence. Nat Rev Mol Cell Biol2011, 12:246-258,</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>[http://www.portalwiedzy.pan.pl/images/stories/pliki/publikacje/nauka/2009/02/N_209_8_Figlerowicz.pdf Nowe oblicze „świata RNA”] Tymczewska A., Figlerowicz M.; NAUKA 2/2009, 93-109</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>Klattenhoff, C. and W. Theurkauf, Biogenesis and germline functions of piRNAs. Development, 2008. 135(1): p. 3-9,</ref>.
'''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 ===
[[Image:piRNA.jpg|frame|right|Struktura piRNA]]
[[Plik:PiRNA.jpg|frame|right|Struktura piRNA]]
* długość między 26 a 31 [[nukleotyd]]ów<ref name=Molecular/>,
* 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 ''[[Cenorabditis elegans]]'')<ref name=Molecular/>,
* 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 sapiensKandhavelu M,* Lammi C, Buccioni M, Dal Ben D, Volpini R, Marucci G, Journal of Bioinformatics and Sequence Analysis 2009 volume 1 (2), pages 031–040</ref>,
* 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, P.P., et al., Piwi and piRNAs Act Upstream of an Endogenous siRNA Pathway to Suppress Tc3 Transposon Mobility in the Caenorhabditis elegans Germline. Molecular Cell, 2008. 31(1): p. 79-90,</ref>, gdzie w komórkach myszy opisano ponad 50 000 a w komórkach muszki owocowej ponad 13 000 różnych sekwencji piRNA<ref name=Lin>Lin, H., et al., The role of the piRNA pathway in stem cell self-renewal. Developmental Biology, 2008. 319(2): p. 479-479,</ref>.
* 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, C.R. and L. Joshua-Tor, Argonautes confront new small RNAs. Current Opinion in Chemical Biology, 2007. 11(5): p. 569-577,</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>{{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 ''[[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>Ruby, J.G., et al., Large-Scale Sequencing Reveals 21U-RNAs and Additional MicroRNAs and Endogenous siRNAs in C. elegans. 2006. 127(6): p. 1193-1207,</ref>,
* 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, V.V., et al., A Distinct Small RNA Pathway Silences Selfish Genetic Elements in the Germline. Science, 2006. 313(5785): p. 320-324.</ref>, komórkach [[Danio pręgowany|ryby Danio]],<ref name=Houwing>Houwing, S., et al., A Role for Piwi and piRNAs in Germ Cell Maintenance and Transposon Silencing in Zebrafish. Cell, 2007. 129(1): p. 69-82.</ref>, komórkach [[Mysz domowa|myszy]]<ref name=Kirino>Kirino, Y. and Z. Mourelatos, Mouse Piwi-interacting RNAs are 2’-O-methylated at their 3’ termini. Nat Struct Mol Biol, 2007. 14(4): p. 347-348.</ref>, jak również komórkach [[szczur|szczura]]<ref name=Houwing/>.
* 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|genomie]], 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>O'Donnell, K.A. and J.D. Boeke, Mighty Piwis Defend the Germline against Genome Intruders. Cell, 2007. 129(1): p. 37-44.</ref>. Co ciekawe, w przeciwieństwie do samej sekwencji piRNA, klastry piRNA wykazują znaczny konserwatyzm między różnymi gatunkami zwierząt<ref name=Molecular/><ref name=Malone>Malone, C.D. and G.J. Hannon, Small RNAs as Guardians of the Genome. Cell, 2009. 136(4): p. 656-668.</ref><ref>[http://www.biomedcentral.com/1471-2105/13/5/abstract proTRAC - a software for probabilistic piRNA cluster detection], visualization and analysis|journal=BMC Bioinformatics, Rosenkranz David, Zischler Hans, 2012 volume 13 issue 5, 10.1186/1471-2105-13-5 </ref>. W ssakach, piRNA znaleziono zarówno w komórkach [[Jądro (anatomia)|jądrer]] <ref name=Aravin>Aravin, A., et al., A novel class of small RNAs bind to MILI protein in mouse testes. Nature, 2006. 442(7099): p. 203-207, </ref> jak i [[jajniki|jajników]]<ref name=Tam>Tam, O. H. et al. Pseudogene-derived small interfering RNAs regulate gene expression in mouse oocytes. Nature 453, 534–538 (2008),</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/>.
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, G., Tiny RNA: Where do we come from? What are we? Where are we going? Trends in Plant Science, 2008. 13(7): p. 313-316,</ref><ref name=Klattenhoff/><ref name=Brennecke>Brennecke, J., et al., An Epigenetic Role for Maternally Inherited piRNAs in Transposon Silencing. Science, 2008. 322(5906): p. 1387-1392,</ref>.
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 }}
===Biogeneza===
</ref>.
=== 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,
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 N.C. et al. (2006) Characterization of the piRNA complex from rat testes. Science 313(5785): 363-7</ref>.
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 <ref> Girard A. et al. (2006) A germline-specific class of small RNAs binds mammalian Piwi proteins. Nature 442(7099): 199-202</ref>.
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>.


===Zobacz także===
=== Linki zewnętrzne ===
* [http://pirnabank.ibab.ac.in/ piRNA Bank] źródło sklasyfikowanych i sklasteryzowanych cząsteczek piRNA
* [[miRNA]]
* [http://www.biomedcentral.com/1471-2105/13/5 proTRAC] - program do wyszukiwania i wizualizacji klastrów piRNA
* [[siRNA]]
* [[UTR]],
* [[Ekspresja genu]],
* [[Terapia genowa]],
* [[Translacja (genetyka)]],
* [[Biomedycyna]],
* [[Biologia medyczna]],
* [[Biologia molekularna]],
* [[Medycyna molekularna]],

===Linki zewnętrzne===
* [http://pirnabank.ibab.ac.in/ piRNA Bank] źródło sklasyfikowanych i sklasteryzowanych cząsteczek piRNA,
* [http://www.biomedcentral.com/1471-2105/13/5 proTRAC] - program do wyszukiwania i wizualizacji klastrów piRNA.


{{Przypisy|2}}
{{Przypisy|2}}
Linia 48: Linia 38:
[[Kategoria:Biologia molekularna]]
[[Kategoria:Biologia molekularna]]


[[de:PiRNA]]
[[en: Piwi-interacting RNA]]
[[en: Piwi-interacting RNA]]
[[de:PiRNA]]
[[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

Struktura 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
  1. 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. 
  2. 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. 
  3. 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. 
  4. A. Tymczewska, M. Figlerowicz. „Nauka”. 2, s. 93-109, 2009. 
  5. 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. 
  6. 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. 
  7. 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. 
  8. 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. 
  9. 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. 
  10. 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. 
  11. 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. 
  12. 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. 
  13. 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. 
  14. 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. 
  15. 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. 
  16. 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. 
  17. 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. 
  18. 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. 
  19. 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. 
  20. 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. 
  21. 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. 
  22. 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.