piwi-pirna“机器”与雄性生殖细胞发育

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1、·456·生命的化学,2014,34(4):456-465《生命的化学》www.life.ac.cn2014年34卷4期doi:10.13488/j.smhx.20140406专题：RNA研究刘默芳，女，博士，中国科学院生物化学与细胞生物学研究所研究员，博士生导师。2000年在中科院上海生化所获博士学位。2000年至2006年分别在美国国家健康研究院国立癌症研究所(NIH/NCI)、约翰霍浦金斯医学院从事博士后研究、研究助理工作。2006年起在中科院生化与细胞所工作。获得2013年度国家杰出青年科学基金和2006年度上海市“浦江人才计划”等支持。刘默芳研究组从事非编码RNA功能机制研究，

2、主要围绕piRNA与哺乳动物精子发生、microRNA与人类癌症等开展较系统的探索。近期工作先后发现小鼠piRNA及其结合蛋白MIWI在后期精子细胞中协同降解的调控机制(DevCell2013)、小鼠粗线期piRNA指导父本mRNA在精子形成后期大规模降解(CellRes2014)；同时还发现microRNA在炎症相关肿瘤发生中具有极其重要的调控作用，是联系炎症-癌症的新介质因子(CancerRes2014；CellRes2014；EMBOJ2012；CellRes2012；CancerRes2010)。这些原创性研究成果揭示了小分子非编码RNA的生理和病理功能机制,可为男性不育症及肿瘤

3、等疾病的诊治研究提供理论依据和相关基础。PIWI/piRNA“机器”与雄性生殖细胞发育戴鹏，苟兰涛，刘默芳*(中国科学院上海生命科学研究院生物化学与细胞生物学研究所，分子生物学国家重点实验室，上海市分子男科学重点实验室，上海200031)摘要：PIWI(P-element-inducedwimpytestis)蛋白在动物生殖系细胞中特异性表达，为动物生殖细胞发育分化所必需。piRNA(PIWI-interactingRNAs)是最近在动物生殖系细胞中发现的一类非编码小分子RNA，这类小RNA特异性地与PIWI家族蛋白相互作用。PIWI/piRNA“机器”通过沉默转座元件和调控编码mRNA

4、等方式在动物生殖细胞发育分化过程中发挥重要作用。本文围绕PIWI/piRNA“机器”的生物学功能及分子机制，对近期取得的相关研究进展进行了系统性总结。关键词：PIWI；piRNA；转座元件；精子发生PIWI/piRNAmachineryinspermatogenesisDAIPeng,GOULantao,LIUMofang*(StateKeyLaboratoryofMolecularBiology,ShanghaiKeyLaboratoryofMolecularAndrology,InstituteofBiochemistryandCellBiology,ShanghaiInstitut

5、esforBiologicalSciences,ChineseAcademyofSciences,Shanghai200031,China)Abstract:PIWIproteinsarespecificallyexpressedinanimalgermcells,andhavebeenwelldemonstratedtobeessentialforgermlinedevelopmentandgametogenesis.Recently,PIWI-interactingRNAs(piRNAs),anovelclassofgerm-cell-specificsmallnoncodingRN

6、As,havebeenfoundassociatedwithPIWIproteins.PIWI/piRNAmachinerysilencetransposableelementsandregulatetheexpressionlevelsofmRNAsduring收稿日期：2014-07-14*通信作者：E-mail:mfliu@sibcb.ac.cn戴鹏,等.PIWI/piRNA“机器”与雄性生殖细胞发育·457·germlinedevelopmentandgametogenesis.Inthisreview,wesummarizetherecentprogressofthefunct

7、ionsandmechanismsofPIWI/piRNAmachinery.KeyWords:PIWI;piRNA;transposableelements;spermatogenesis[18]PIWI(P-element-inducedwimpytestis)蛋白是维持是必需的。随后，研究人员通过功能缺失Argonaute蛋白家族亚家族成员，特异性地在动物突变实验发现，piwi基因缺失也导致线虫、斑马鱼[19]生殖系细胞中表达