论文：The piRNA pathway: a fly's perspective on the guardian of the genome（PRNA通路：基因组的守护者--一个苍蝇的视角）

摘要

在整个真核细胞谱系中，小RNA沉默通路保护基因组免受诸如转座子等自私基因因素的有害影响。在动物体内，以PIWI蛋白及其相互作用的piRNAs沉默转座子为中心的一条精细的小RNA通路将基因组传递给后代。

与其他小的RNA沉默途径相比，我们完全缺乏对这个基因组防御系统的机械理解。然而，过去十年的基因和分子研究揭示了这一途径的一个迷人的框架，从海绵到哺乳动物都是保守的。

本文综述了我们目前对pRNA通路的认识。果蝇重点介绍了pRNAs的起源和生物发生。

果蝇卵巢：不同的piRNA模块的证据

这个果蝇卵巢由生殖细胞和体细胞支持细胞(主要是毛囊细胞)组成，它们在维持和保护生殖细胞。在生殖细胞系中，护士细胞和卵母细胞有着共同的合胞质。

生殖细胞和体细胞之间也存在着错综复杂的联系，例如通过交换发育信号或营养物质流入生殖细胞。

这使卵母细胞基因组面临内部和外部的威胁：一方面，几个转座子在生殖细胞中非常活跃，并利用细胞机制来最大限度地获取卵母细胞基因组。另一方面，来自吉普赛家族在体细胞支持细胞中形成病毒粒子，这些细胞入侵生殖细胞，大概是通过细胞运输囊泡。

在这两种细胞类型中，pRNA通路是抵抗转座子的主要防线。然而，实现沉默的方式有很大不同。事实上，当生殖细胞表达三个PIWI家族成员(Piwi，Aubergine(Aub)和Ago 3)时，体细胞支持细胞只表达Piwi。

接下来，我们首先描述了在卵巢体细胞支持细胞中作用的线性piRNA模块。然后，我们在这些概念的基础上，引入了更复杂的情况，在种系中，一个基于PIWI蛋白的pRNA扩增模块是活跃的。

这些观察结果导致了一种模型，在这种模型中，体细胞pRNA通路在特定的基因组区域存储转座子的序列信息。它们的单向转录本被解析为pRNAs，在pwi中加载后，可以使互补转座子沉默。

在此场景中，插入吉普赛在进化过程中，正向选择了与簇转录方向相反的类型元件。对该模型的有力支持来自于扎姆碎片位于弗拉门戈*只有序列区域扎姆在弗拉门戈产生大量的pRNAs。

因此，胞体内产生的pRNA应独立于活性元件的表达。实际上，吉普赛-衍生的体细胞pRNAs不受活性体存在的影响。吉普赛基因组中的元素

大量的证据表明，进入Piwi的线性原代pna通路在生殖细胞中也是活跃的。然而，生殖细胞中的pirna生物学要复杂得多：除了Piwi还表达Aubergine和Ago 3之外，卵巢生殖细胞还表达两种相关的PIWI家族蛋白。

选择性地与Piwi、Aub和Ago 3结合的pRNAs序列分析表明，存在一个复杂的piRNA扩增环，其作用于上述初级piRNA通路的平行或顶部。

在这个所谓的乒乓球周期中，核心球员是Aub和Ago 3，它们定位于生殖细胞的细胞质，并在细胞核周围聚集。在流行的模型中，Aub通过一个反义的piRNA引导到一个来自活跃转座子的正义转录。

随后，靶转录本的切片切割会引发一种新的感觉pRNA的产生，它被加载到AGO 3中。AGO3-piRNA复合物反过来切割互补的piRNA簇转录本。这促使了一种新的反义和Aub结合的piRNA的生物发生，其序列与启动子pRNA完全相同。

据推测，Aub和AGO3起催化作用。乒乓周期放大了沉默有能力的pRNAs，只有在目标转录(主动转座子信息)存在的情况下，循环才能有效地发挥作用。

事实上，乒乓pna是最丰富的细胞pRNAs。初级pIRNA通路的一个重要概念上的区别是，pRNA在生殖细胞中的生物发生在一定程度上取决于靶基因的表达。

优雅的基因实验甚至在pRNAs被发现之前就已经暗示了这一点。乒乓球周期的特征已在海绵、扁平虫、蛾、鱼、青蛙和哺乳动物中发现。

因此，它是pRNA通路的标志之一。在真菌、植物和线虫的小RNA通路中，小RNA反应的目标依赖扩增是常见的。

在piRNA领域的研究是在矛盾的情况下进行的，我们对概念框架有很多了解，但是我们缺乏几乎所有的机械和分子洞察力。对于其他小的RNA途径的理解也有了很大的进展。

离体化验。没有关于pRNA途径的这种尝试，可能反映了这一方法的复杂性。毫无疑问，离体与遗传学和结构方法相结合的系统对于理解pRNA生物发生和沉默过程中分子事件的顺序和动态是至关重要的。

第二个挑战是理解pRNA簇转录本的性质，并破译构成piRNA通路基础的蛋白质-RNA网络。

在这里，我们期望通过将下一代测序方法与技术进步结合起来，在确定rna-蛋白质相互作用方面取得快速进展。

总之，对于致力于这个迷人的基因组防御系统的每个人来说，这都是令人兴奋的日子。如果说最近几年是一个衡量标准的话，许多惊喜还没有到来。

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