鹌鹑piRNAs和Piwil1基因克隆及表达研究

【目的】目前,国内外尚无有关禽类piRNAs及其结合蛋白Piwi的研究报道,开展禽类小分子RNA及其结合蛋白的研究将为小分子RNA的遗传特性、发生和消失机理以及转基因鸡等研究提供基础依据。【方法】以鹌鹑为研究对象,通过构建cDNA文库和TA克隆测序的方法从睾丸组织中获得piRNAs序列和Piwil1基因的CDS序列,同时采用Q-PCR技术分析了鹌鹑不同生命阶段不同组织中piRNAs和Piwil1基因的表达规律。【结果】从鹌鹑睾丸组织中克隆了13个piRNAs序列和Piwil1基因的CDS序列;Q-PCR结果表明piRNAs和Piwil1基因在鹌鹑不同生命阶段不同组织中均有不同程度地表达。【结论】鹌鹑piRNAs长度与哺乳动物相似;Piwil1基因与红色原鸡有较高的同源性,包含PAZ和Piwi结构域,无信号肽剪切位点,推测其属于Piwi家族蛋白,可能通过降低结合RNA的能力或者影响其它转录因子与结构基因启动子的亲和性发挥调控作用;在睾丸组织中,piRNAs和Piwil1蛋白的表达量均是随着个体的不断发育而增加,推断在禽类中piRNAs可能与Piwi蛋白相互作用共同调控精子的发生过程。

piRNA/PIWI功能调控与精子发生

piRNAs(PIWI-interacting RNAs)是一类与PIWI相互作用的小非编码RNAs(small noncoding RNAs,snc RNAs),其长度介于24~32 nt,特异性地在动物生殖腺细胞中表达。近来研究表明pi RNA/PIWI系统在动物生殖腺细胞的基因组转座元件沉默及转录后调控m RNAs方面具有重要功能。最近,中国科学院上海生物化学与细胞生物学研究所刘默芳课题组的一项研究表明,在人和小鼠的精子发生过程中,PIWI(鼠源同源蛋白MIWI、人源同源蛋白HIWI)的严格代谢调控至关重要。以此为契机,本文综述了pi RNA/PIWI在哺乳动物(主要是小鼠和人)精子发生过程中调控功能的研究进展。

PIWI/piRNA在妇科恶性肿瘤中的研究进展

PIWI蛋白相互作用RNA(PIWI-interacting RNA,piRNA)是一类长度为24~31个核苷酸的小RNA,通过与PIWI蛋白结合改变肿瘤表观遗传学特征、调控转录后mRNA水平及蛋白质稳定性,参与恶性肿瘤的增殖、侵袭、转移等发生发展过程;有望成为恶性肿瘤早期诊断及预测预后的生物标志物和新型治疗靶点。子宫内膜癌、卵巢癌和宫颈癌作为妇科三大恶性肿瘤,早期诊断尤为关键,其复发、转移也仍是目前一大难题。本文主要就PIWI/piRNA的生物学特性、表观遗传沉默的相关机制及其在妇科恶性肿瘤中的最新研究进展进行综述。

PIWI/piRNA复合体调控精子发生的研究进展

piRNA是近年来研究发现的一类新型小分子非编码RNA,主要表达在生殖细胞中,与PIWI特异性结合形成PIWI/piRNA复合体,调控生殖细胞发育与精子的发生。PIWI/piRNA复合物能抑制转座子维持基因组的稳定性,在球形精子细胞期介导mRNA的翻译激活,延长形精子细胞期参与mRNA的降解,精子形成晚期调控MIWI的泛素化降解,甲基转移酶HENMT1的缺失也会导致精子分化阻滞,PIWI/piRNA通路相关蛋白突变或缺失将影响精子的发生。本文简要综述近年来关于PIWI/piRNA复合体在精子发生过程中所发挥的生物学功能及分子机制的研究进展。

PIWI/piRNA在癌症中的功能和机制

PIWI蛋白是PAZ/PIWI结构域家族亚家族之一的RNA结合蛋白。PIWI蛋白通常与称为"PIWI相互作用的小型非编码RNA"(piRNA)相结合形成功能复合体来发挥作用。PIWI-piRNA通路因其在抑制转座子和生殖系发育方面的重要作用而闻名。除了在生殖系中的卓越作用,PIWI蛋白也因其通常只在生殖细胞中表达而在正常体细胞组织中几乎不表达,但是PIWI蛋白在癌变的肿瘤组织里却异常表达,使其有望成为精准靶向治疗的绝佳靶点而在近年来备受关注。在这篇综述里,我们首先回顾PIWI蛋白如何与piRNA一起多面地调控生殖系中多种不同类型的RNA的表达,然后总结PIWI蛋白和piRNA在不同类型的癌症中的表达和功能,探讨近年来关于PIWI和piRNA在癌症研究中的局限性和可能存在的误区,并对最近冲击传统观念的PIWI在癌细胞中非piRNA依赖的生物学功能和调控机制展开深入的讨论。

小RNA家族的新成员-piRNA

microRNA(miRNA)和small interfering RNA(siRNA)在真核生物生命活动的基本过程中发挥着重要的调节作用。随着对siRNA和miRNA研究的不断深入,最近科学家在研究大鼠雄性精子时发现哺乳动物睾丸内存在另一种新型的小RNA分子,该分子在精子发生过程中起着重要的生理调节作用,该种小分子RNA被命名为piRNA,在功能、分布和分子特征等方面piRNA较miRNA和siRNA存在着显著的不同,对piRNA深入研究有望揭示出机体内在的基因表达调节机制。

piRNA通路在生精过程中的作用

piRNA是一类特异性与Argonuat蛋白家族中的PIWI蛋白相互结合形成piRNA沉默复合体(piRNA-induced silencing complex,piRISC)而在生物体内发挥重要作用的非编码小RNA,主要作用于生殖系统。piRNA通路不仅通过抑制转座子,还通过泛素化降解、调控mRNA表达、基因甲基化修饰等方式来发挥在生精过程中的特定作用。本文拟对piRNA通路在生精过程中的作用进行综述。

piRNA通路与精子发生的研究进展

与PIWI蛋白相互作用的RNA(piRNA)是一类动物生殖系细胞特异性表达的小分子非编码RNA。本文从piRNA分子、PIWI蛋白及其他相关蛋白3个方面系统概括了piRNA通路。发现piRNA通路不仅通过抑制转座子机制,还可以通过调控翻译、生殖系干细胞的维护、RNA的降解、基因防御等方面来影响精子发生。因此对piRNA通路在精子发生中的最新研究进展进行了综述。

piRNA的生物学功能

非编码小RNA(non-codingRNA,ncRNA)主要有siRNA(smallinterferingRNA)、miRNA(microRNA)和piRNA(piwi-interactingRNA)三类,其中piRNA是近年来新发现的一类小RNA分子,特异性地同Argonuat蛋白家族中的Piwi亚家族蛋白结合,主要在生殖细胞系中表达,对维持生殖系DNA完整、抑制转座子转录、抑制翻译、参与异染色质的形成、执行表观遗传调控和生殖细胞发生等均有重要作用.piRNA基因几乎遍布于整个基因组,但呈高度不连续性分布,大部分定位于20～90kb的染色体基因簇上.与来自于双链RNA的siRNA和发卡结构miRNA不同之处是piRNA来自长单链RNA前体,或者是两股非重叠的反向转录前体,其生成与Dicer无关.作为调节RNA(riboregulator),piRNA和miRNA可能在动物起源早期就已经出现了,帮助生命进入了一个多细胞动物的时代,产生了今天的生物体复杂性和多样性.piRNA成为ncRNA的研究热点,进展飞快,有很多综述及时介绍piRNA的研究进展,本文结合siRNA、miRNA的特点介绍了关于piRNA的形成机制和作用的最新研究成果.

piRNA与心脏相关疾病研究进展

非编码基因组与人类疾病的关系一直是研究的热点,而非编码RNA在心血管疾病的研究还处于起步阶段。Piwi蛋白互作RNA(Piwi-interacting RNA,piRNA)是一种小的非编码RNA,可与Piwi蛋白结合,通过DNA甲基化沉默转座子,在生殖系中高表达和得到了广泛的研究。关于piRNA与心脏相关疾病的研究尚在起步阶段。作者对piRNA及其与心脏相关疾病的某些潜在调控关系作一综述。

piRNA在结直肠癌中的研究进展

PiWi-interacting RNA(piRNA)是一类结合argonaute蛋白中PIWI亚家族发挥作用的小分子RNA,在肿瘤细胞的维持发展过程中起重要作用。该文对piRNA的生物学特性和piRNA在肿瘤尤其是结直肠肿瘤中作用机制的研究进展做一综述。简述结直肠癌的现状,阐述piRNA分类和生成机制,并着重分析结直肠癌发生过程中piRNA的功能及临床应用的潜在价值。以此对piRNA在结直肠癌的研究方向进行预测。

piRNA的形成及其在雌性动物中生物学功能研究进展

piRNA是继siRNA和miRNA之后发现的一类新型非编码小RNA,其与Piwi蛋白协同作用参与piRNA通路,保护动物生殖细胞的遗传信息免受分子寄生虫如转座子的有害影响。近年来,人们对piRNA发生过程的相关蛋白及生物学作用做了研究,发现多种Piwi亚家族蛋白能与piRNA结合形成Piwi-piRNA复合体,通过表观遗传调控参与生殖细胞形成与发育、生殖干细胞分化、性别决定等生物学功能。本文主要围绕piRNA的形成及特点、Piwi-piRNA复合体发挥生物学作用的方式、piRNA在雌性动物中的生物学功能这3个方面对近期的研究进展进行综述,为深入探究piRNA调控雌性动物繁殖机制提供参考。

大鼠肝癌模型中Piwil4、Mael和Ddx4基因mRNA和蛋白表达水平及其与肿瘤检测的关系

PIWI和piRNA的表达水平与肿瘤类型密切相关。Piwil2 mRNA在肝癌中的表达量比肿瘤周围的肝脏组织的表达量高。PIWI/piRNA通路基因Piwil4、Mael和Ddx4为候选癌基因,在多种癌组织中表达,而在肝癌组织中的研究尚无报道。为探讨Piwil4、Mael和Ddx4基因在肝癌组织中表达水平变化的影响,建立了大鼠肝癌模型,并提取血清用ELISA方法检测肿瘤标记物,采用实时荧光定量PCR、蛋白质免疫印迹方法和免疫组织化学方法检测正常肝组织与模型组肝组织中Piwil4、Mael和Ddx4基因mRNA转录和蛋白表达水平。结果表明,大鼠肝癌动物模型血清中肿瘤标记物含量明显升高。Piwil4、Mael和Ddx4基因mRNA及蛋白在肝癌模型组织中高表达。研究表明,肝癌模型组织中Piwil4、Mael和Ddx4基因表达水平有望作为肝癌检测的一种分子标志物。

piRNA对生殖系统调控作用的研究进展

随着小RNA研究的不断深入,科学家们发现了新型内源性小RNA——piRNA,与生殖细胞发育密切相关。piRNA是大约为32 nt长度的非编码小RNA,主要分布于哺乳动物卵巢卵母细胞和睾丸精原细胞中,在果蝇的卵巢卵泡(性腺体细胞)中也存在少量的piRNA。piRNA的生成及生物功能的发挥均依赖Argonaute家族Piwi蛋白,piRNA与Piwi亚家族蛋白特异性相结合并相互作用。研究发现,在体细胞和生殖细胞中piRNA的生成途径不同。piRNA主要在生殖干细胞分化、胚胎发育、DNA完整性的保持、表观遗传调控和性别决定等方面发挥作用。文章简单综述了piRNA在哺乳动物生殖系统发育过程中的调控机制。

Piwi-interacting RNA在肿瘤中的研究进展

piRNA（Piwi—interactingRNA）是一类长度为26～31nt的新型小非编码RNA，可与PIWI蛋白结合从而调控转录基因沉默过程、修饰异染色质和维持生殖系和干细胞功能等。近年来，研究发现piRNA在多种癌组织中表达异常，与肿瘤的发生及扩散、疾病的预后等密切相关，有望成为肿瘤临床诊断和治疗的新靶点。本文旨在浅析piRNA在肿瘤中的作用机制，为临床诊疗提供新思路。

piRNA在卵巢癌中的研究进展

PIWI蛋白相互作用RNA(PIWI-interacting RNA,piRNA)及PIWI蛋白通过表观遗传沉默影响肿瘤的发生发展,并与恶性肿瘤的增殖、侵袭、转移和预后不良密切相关,是潜在的新型肿瘤标志物和预后判断因子。卵巢癌是妇科三大恶性肿瘤之一,晚期易复发转移、产生耐药和病死率高,目前仍缺乏有效的早期肿瘤标志物和诊断方法。近年有研究表明,piRNA和PIWI蛋白在卵巢癌中呈异常表达,通过转录后机制参与调控卵巢癌的发生发展。本文主要从piRNA的生物学特性、在肿瘤中表观遗传沉默的相关机制和piRNA在卵巢癌中的作用及其机制最新研究进展进行综述,为研究早期诊断卵巢癌的分子标志物提供参考依据。

PIWI-interacting RNA在肺癌中的研究进展

PIWI-interacting RNA(piRNA)是一类结合argonaute蛋白中PIWI亚家族发挥作用的小分子RNA,于多种人类组织中以组织特异性的方式表达,在肿瘤细胞的维持发展过程中起重要作用。肿瘤中piRNA的机制也是多样的,包括调控转录、翻译和表观遗传。但目前有关肺癌发生、发展的分子机制尚未明朗,所以为进一步深入研究肺癌发病机制和扩展诊疗手段提供参考依据,本文对piRNA与肺癌的最新研究进行综述。

piRNA/PIWI在头颈部鳞状细胞癌中的研究进展

piRNA属于小的单链RNA,其5'端含有一个单磷酸基和强尿嘧啶偏向性,其3'端2-OH被甲基化。通常与PIWI蛋白家族成员结合来发挥调节功能。诸多研究表明piRNA/PIWI在多种恶性肿瘤中表达改变预示着截然不同的临床结果,可能作为头颈部鳞状细胞癌发生发展过程中的潜在生物标志物或治疗靶点。鉴于piRNA/PIWI在头颈部鳞状细胞癌中的功能意义仍然未知,本文对piRNA/PIWI的生物功能及其在头颈部鳞状细胞癌中的作用进行综述,旨在为头颈部鳞状细胞癌的诊断及治疗开辟新思路,以期实现肿瘤的早期检测和治疗干预。

piRNA-PIWI通路作为肿瘤治疗靶点研究进展

目的:总结piRNA-PIWI通路研究现状,归纳piRNA靶点和该通路的抑制方法。方法:在PubMed全文数据库检索系统中,以"piRNA、PIWI、合成、小分子药物和肿瘤干细胞(tumor stem cell,TSC)"作为关键词,检索2005-05-2013-06的相关文献97篇,其中,中文文献90篇,英文文献7篇。纳入标准:1)piRNA-PIWI的合成与工作机制;2)piRNA-PIWI通路在TSC发生发展过程中的作用;3)已知的靶点piRNA与该通路的抑制方法。根据纳入标准符合分析的文献38篇。结果:piRNA-PIWI通路通过沉默转座子与调节基因表达而影响干细胞功能。piRNA-PIWI通路在TSC中高表达,在肿瘤发生发展中抑制凋亡通路、提高耐药性、扰乱miRNA系统、维持TSC的干性与过度甲基化。使用甲基化酶抑制剂与热休克蛋白90抑制剂可以抑制piRNA-PIWI通路。结论:piRNA-PIWI通路可以作为抗肿瘤治疗的新靶点。

piRNA和PIWI蛋白的功能机制研究进展

piRNA是2006年7月在动物生殖细胞中发现的一类新小分子非编码RNA。piRNA特异地与PIWI家族蛋白相互作用,因此,被命名为PIWI-interacting RNA,简称piRNA。这类长度在26～32核苷酸的小分子非编码RNA代表了一个生殖细胞转座子沉默的独特小RNA通路。它们可能通过与PIWI家族蛋白质相互作用,在表观遗传学水平和转录后水平沉默转座子等基因组自私性遗传元件,参与生殖干细胞自我维持和分化命运决定、减数分裂、精子形成等生殖相关事件。在piRNA发现后短短数年的时间,对其生物发生、功能及作用机制的研究都取得了诸多重大突破。该文就piRNA研究的最新研究进展作一简述。