Nature子刊：研讨提醒piRNA在哺乳植物雌性生殖中具备紧张功效

起源：分子细胞杰出中间 2021-09-09 08:32

Nature Cell Biology在线颁发了中国迷信院分子细胞迷信杰出立异中间（生归天学与细胞生物学研讨所）研讨员吴立刚组与南京医科年夜学传授李建平易近组单干实现的最新研讨结果The piRNA pathway is essential for generating functional oocytes in golden hamsters。该研讨

Nature Cell Biology在线颁发了中国迷信院分子细胞迷信杰出立异中间（生归天学与研讨所）研讨员吴立刚组与南京医科年夜学传授李建平易近组单干实现的最新研讨结果The piRNA pathway is essential for generating functional oocytes in golden hamsters。该研讨提醒了piRNA通路在金黄地鼠（Mesocricetus auratus，golden hamster）雄性和雌性生殖中均具备不行或缺的功效，推翻了此条件出的piRNA通路在哺乳植物雌性生殖中不具备功效的研讨论断。

生殖细胞对个别生殖和种群延续至关紧张，卵细胞中积聚的卵白质和RNA为晚期胚胎发育奠基了物资根底。piRNA是一类在生殖细胞中特同性高表白的小RNA，长度为18-30 nt，与PIWI家族卵白联合造成复合物，在转录和转录后程度调控转座子（transposon）和基因的表白，在生殖细胞发育中具备紧张功效。以往对于哺乳植物的piRNA功效研讨均以小鼠为模子，小鼠基因组编码3种PIWI卵白（PIWIL1、PIWIL2和PIWIL4），缺失任何一种PIWI卵白都将招致与其相关的piRNA缺失，进而形成雄性小鼠不育，但雌性小鼠育性不受影响。由此，在piRNA研讨畛域内倒退出一种被普遍承受的实际：piRNA通路对哺乳植物雌性生殖不是必须的。而在果蝇和斑马鱼中的研讨显示，piRNA在雌性和雄性生殖中均具备紧张功效。那么，是piRNA在哺乳植物退化中丢失了其在雌性生殖中的功效，照样piRNA通路对哺乳植物雌性生殖不是必须的这一论断自身便存在偏差？

研讨中，科研职员阐发了分歧物种的卵细胞中piRNA及其相关基因的表白特征，发现小鼠卵细胞中小RNA的品种和表白特征在哺乳植物中不具备普遍的代表性，小鼠卵细胞中年夜量表白相似的endo-siRNA，而包含人和猴在内的年夜部门哺乳植物卵细胞中并不表白endo-siRNA，表白量最高的小RNA类型是piRNA。是以，以小鼠为形式植物得到的piRNA功效相关的论断必要在其他形式植物中进行测验。研讨职员筛选了更具备代表性的金黄地鼠作为形式植物展开研讨。金黄地鼠又称叙利亚仓鼠（syrian hamster），属于啮齿目仓鼠科，被用于发育和生殖生物学的研讨已有多年，卵细胞中PIWI基因的表白及小RNA构成与包含人类和猴在内的其他年夜部门哺乳植物类似。

研讨应用CRISPR技术构建出piRNA通路紧张作用卵白PIWIL1和MOV10L1（RNA解旋酶）的缺失渐变体，成果显示，雄性和雌性金黄地鼠纯合渐变体均无奈发生后辈：雄性纯合渐变体出现重大的生精密胞发育阻碍；而雌性纯合渐变体具备正常的卵巢构造，可能发生数目正常、没有显明形状缺点的成熟卵细胞，但与家养型雄性金黄地鼠交配后发生的受精卵无论是在体内成长照样在体外培育前提下发育均停滞在二细胞时期，并产生崩解灭亡。

正向和反向的胚胎移植试验进一步证实，胚胎发育的停滞是因为卵细胞本身存在缺点，而并非是怀胎母鼠的输卵管或卵巢存在异常。小RNA和转录组测序研讨发现，PIWIL1在卵细胞中联合23-nt和29-nt两种分歧长度piRNA，跟着卵细胞和胚胎的发育，PIWIL1联合的piRNA从29-nt逐步过渡到23-nt。敲除PIWIL1基因形成卵细胞中ERV和LINE1等逆转座子的异常积聚，同时招致母源mRNA降解减慢和胚胎晚期发育中合子基因激活（ZGA）失败。

研讨标明，piRNA通路对金黄地鼠雄性和雌性生殖发育均是需要的，在缄默转座子和维持合子基因激活中发扬了紧张作用。因为金黄地鼠卵细胞中小RNA的品种和表白特征与包含人类和食蟹猴在内的其他年夜部门哺乳植物类似（Nature Communications，2019），该研讨提示piRNA通路在人类和其他哺乳植物雌性生殖中很能够异样具备紧张功效，为探求piRNA通路异常与女性生殖相关疾病的诊治奠基了实际根底、提供了植物模子。(100yiyao.com）

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