piRNA (ang. piwi-interacting RNA) – niekodujące cząsteczki RNA (ncRNA, ang. noncoding RNA) wykazujące aktywność małych regulatorowych RNA (srRNA, ang. small regulatory RNA), tworzące kompleksy z białkami piwi i biorące udział w epigenetycznych oraz potranskrypcyjnych mechanizmach wyciszania retrotranspozonów i innych elementów genetycznych związanych z przemieszczaniem się genów w procesie transpozycji[1][2]. Cząsteczki piRNA wykazują ekspresję w komórkach zwierząt, głównie w męskich komórkach płciowych, w procesie spermatogenezy[3]. Jedną z charakterystycznych cech cząsteczek piRNA jest ich największa długość (26-31 nukleotydów) spośród znanych klas małych, niekodujących, regulatorowych RNA, 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)[1][2][4]. 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].
Ten artykuł dotyczy rodzaju RNA. Zobacz też: Pirna – miasto niemieckie.
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 urydynowym (U) zarówno w przypadku kręgowców, jak i bezkręgowców[1],
cząsteczki piRNA w komórkach nicienia Caenorhabditis elegans zawierają monofosforan na końcu 5', natomiast koniec 3’ nici podlega modyfikacji blokującej grupę hydroksylową w pozycji 2’ lub 3’ rybozy[10]
obecność modyfikacji potranskrypcyjnej, 2'-O-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].
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]. 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 jąder[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].
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[1]. 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].
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 gametogenezie[22].
P.P.Das,M.P.Bagijn,L.D.Goldstein,J.R.Woolfordi 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.
JG.Ruby,C.Jan,C.Player,MJ.Axtelli inni.Large-scale sequencing reveals 21U-RNAs and additional microRNAs and endogenous siRNAs in C. elegans.„Cell”.127(6),s.1193–207,2006. DOI: 10.1016/j.cell.2006.10.040. PMID: 17174894.
V.V.Vagin,A.Sigova,C.Li,H.Seitzi inni.A distinct small RNA pathway silences selfish genetic elements in the germline.„Science”.313(5785),s.320–4,2006. DOI: 10.1126/science.1129333. PMID: 16809489.
S.Houwing,LM.Kamminga,E.Berezikov,D.Cronemboldi 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 i 348,2007. DOI: 10.1038/nsmb1218. PMID: 17384647.
A.Aravin,D.Gaidatzis,S.Pfeffer,M.Lagos-Quintanai inni.A novel class of small RNAs bind to MILI protein in mouse testes.„Nature”.442(7099),s.203–7,2006. DOI: 10.1038/nature04916. PMID: 16751777.
J.Brennecke,CD.Malone,AA.Aravin,R.Sachidanandami inni.An epigenetic role for maternally inherited piRNAs in transposon silencing.„Science”.322(5906),s.1387–92,2008. DOI: 10.1126/science.1165171. PMID: 19039138.
NC.Lau,AG.Seto,J.Kim,S.Kuramochi-Miyagawai inni.Characterization of the piRNA complex from rat testes.„Science”.313(5785),s.363–7,2006. 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.
piRNA Bank źródło sklasyfikowanych i sklasteryzowanych cząsteczek piRNA
proTRAC - program do wyszukiwania i wizualizacji klastrów piRNA
Wikiwand in your browser!
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.
Every time you click a link to Wikipedia, Wiktionary or Wikiquote in your browser's search results, it will show the modern Wikiwand interface.
Wikiwand extension is a five stars, simple, with minimum permission required to keep your browsing private, safe and transparent.