Piwi家族:干细胞分裂中的重要调控基因

Piwi是果蝇卵巢中发现的一个对干细胞的分裂有调控作用的基因。Piwi家族蛋白的表达在各种生物中具有广泛的保守性 ,而且大多参与干细胞自我更新的调控。在果蝇卵巢中 ,Piwi对生殖干细胞的调控方式包括外源调控和内源调控两种 ,而高等动物中的同源物Hiwi只以自调控的方式控制干细胞的分裂和分化。Piwi家族蛋白含有保守结构域Piwibox和PAZ。

家蚕Piwi亚家族基因的克隆、表达及进化分析

为克隆家蚕Bombyx mori Piwi亚家族蛋白基因cDNA全长序列,分析其分子特征和表达模式,探究Piwi亚家族蛋白在家蚕中的生理功能,本研究利用已知物种的Piwi亚家族蛋白搜索家蚕基因组,预测获得家蚕Piwi亚家族蛋白基因siwi1和siwi2,采用RACE技术克隆siwi1和siwi2的全长cDNA序列,利用ORFfinder、Gene-Explorer、InterPro等分析其分子特征;其次,利用已知的所有物种Piwi蛋白及其类似物Piwil构建系统发育树;最后,通过荧光定量PCR技术检测了siwi1和siwi2在丝腺、马氏管、中肠、头部、卵巢和精巢以及不同发育时期(卵、1~5龄幼虫、蛹、成虫)的表达水平,结果显示,克隆获得了siwi1 cDNA全长3277 bp,包含部分5′UTR、完整的开放阅读框ORF和3′UTR,获得了siwi2的部分序列,其中siwi1对应BmPiwi,siwi2对应BmAgo3。系统发育结果显示,家蚕Piwi亚家族蛋白与乳草长蝽Oncopeltus fasciatus、黑腹果蝇Drosophila melanogaster、橘小实蝇Bactrocera dorsalis、优雅蝈螽Gampsocleis gratiosa、斯氏按蚊Anopheles stephensi、褐飞虱Nilaparvata lugens的PIWI蛋白以及东亚飞蝗Locusta migratoria的PIWI2和PIWI3蛋白亲缘关系最近,和三疣梭子蟹Portunus trituberculatus的PIWI2和PIWI3同为一支。家蚕AGO3蛋白与小菜蛾Plutella xylostella的AGO3亲缘关系最近,与西方玉米根虫Diabrotica virgifera virgifera、白蜡窄吉丁Agrilus planipennis的AGO3及东亚飞蝗Locusta migratoria的PIWI1同属一支,与橘小实蝇Bactrocera dorsalis的AGO3同属一总支。组织表达结果表明BmPiwi在精巢表达水平显著高于其他组织,其次是卵巢及头部,而BmAgo3在头部表达水平显著高于其他组织。BmPiwi和BmAgo3在卵期表达量最高,但在初孵幼虫中表达量迅速下降,并在整个幼虫时期都维持低表达状态,直至蛹期开始表达量出现大幅回升,并维持高水平表达至成虫期。本研究发现BmPiwi和BmAgo3在家蚕中的表达具有明显的时空特异性,在生殖组织以及需要进行大量细胞活动的时期,家蚕Piwi亚家族蛋白基因的表达均发生了明显的变化,为进一步探测家蚕Piwi亚家族的生理功能提供了研究方向和理论基础。

恒河猴piwil4基因的鉴定与表达分析

为了研究人类近亲恒河猴中PIWI家族蛋白PIWIL4的结构和表达情况,文章首次利用同源比对和RT-PCR方法克隆了恒河猴piwil4基因,检测了其mRNA在恒河猴心脏、脑、结肠、附睾和睾丸5种组织中的表达情况,利用生物信息学的方法对恒河猴piwil4基因和人的PIWIL4(HIWI2)基因编码的蛋白产物进行了同源性分析和结构域分析,并进一步利用免疫组化的方法比较了PIWIL4蛋白在成人、成年恒河猴和性未成熟恒河猴睾丸组织中的表达分布。结果表明,恒河猴piwil4 mRNA在多组织中表达,恒河猴和人的PIWIL4蛋白的氨基酸序列同源性达97%以上,均含有PAZ和Piwi结构域,它们在两物种成年个体睾丸组织中空间分布一致,但在不同发育阶段恒河猴睾丸组织中的分布发生了改变,幼猴中PIWIL4蛋白主要表达于生精小管细胞的细胞核,在成年猴睾丸组织中则表达于各种细胞的胞浆中。上述结果提示,piwil4基因在人类和恒河猴精子发生过程中作用类似,PIWIL4蛋白在幼猴和成年猴睾丸组织中的表达差异提示它们在不同发育阶段功能的改变。

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。

恒河猴piwil1基因的表达

为了解人类近亲恒河猴piwil1基因的结构、表达和功能差异,利用RT-PCR方法克隆了恒河猴piwil1基因,并对其编码产物进行了相应的生物信息学分析,随后检测了piwil1 mRNA在成年恒河猴10种组织中的表达情况,最后利用免疫组化方法比较了PIWIL1蛋白在成人、成年恒河猴和幼年恒河猴睾丸组织中表达的异同.结果表明,恒河猴piwil1基因全长2 586 bp,编码861个氨基酸,氨基酸数目与人类piwil1基因相同.恒河猴PIWIL1蛋白与人的PIWIL1蛋白序列同源性达99%,均含有PAZ结构域和Piwi结构域.在成人和成年恒河猴的睾丸组织中,PIWIL1蛋白均在精母细胞和精细胞的胞浆中表达,而在幼年恒河猴睾丸组织中,PIWIL1表达与成年恒河猴相比存在差异,表达量相对较低,且主要表达于生精小管的细胞的细胞核上.上述结果提示,PIWIL1蛋白在成人和成年恒河猴可能具有相同作用,但是在不同的发育阶段中PIWIL1蛋白的功能不同.