Cell子刊：piRNA，DNA的貼身保鏢

　　生殖細胞的DNA一直處于嚴密的保護之下，歐洲分子生物學實驗室EMBL的研究團隊日前為人們揭示了這個至關重要的保護機制，相關論文發表在七月九日的Cell Reports雜志上。

　　轉座子又稱為跳躍基因，是一種“自私”的DNA鏈。轉座子能夠進行自我復制，還能在染色體不同位點之間跳躍，會導致基因失活甚至引發癌癥。轉座子對于生殖細胞特別危險，可能導致不孕或嚴重影響后代的發育。為此，許多生物在進化過程中形成了一套保護生殖細胞基因組的特殊機制，piRNA通路。

　　piRNA發現于2006年，是長約30nt的小RNA。piRNA與PIWI蛋白一同束縛轉座子，摧毀這些跳躍基因產生的mRNA，或者沉默細胞核內的跳躍基因。piRNA的復雜性在進化過程中經歷了爆炸式增長，科學家們認為人體內的piRNA總共可能有數百萬種。

　　十多年來piRNA通路一直是生物學研究的熱點領域，但人們對piRNA的形成機制依然不太了解。EMBL的研究人員將人工“跳躍基因”插入果蠅生殖細胞，以便跟蹤分析piRNA的活動。研究顯示，piRNA會在細胞質中結合跳躍基因的mRNA和PIWI蛋白，引導PIWI蛋白切掉mRNA的前端使其沉默。

　　不過，摧毀跳躍基因的mRNA僅僅是一個開始。研究人員驚訝的發現，PIWI蛋白和piRNA會沿著mRNA繼續切割，每次切掉30nt并將其轉化為新piRNA。這一過程被形象地稱為“inchworming”。

　　隨后，新piRNA結合能夠進入細胞核的PIWI蛋白，在那里識別DNA中的跳躍基因，指導PIWI蛋白將其沉默。“我們以為只會看到跳躍基因mRNA在細胞質中被沉默。但實際上它被轉化為新piRNA，并與PIWI蛋白一同進入細胞核，對轉座子進行沉默。這一發現令我們非常意外，”文章的資深作者Ramesh Pillai說。

　　“這一過程明顯增加了能夠識別特定跳躍基因的piRNA數量。裝備上新piRNA的PIWI蛋白，可以在細胞核中靶標正確的基因，更有效的將其沉默。”