《Cell》雜志是與《Science》、《Nature》等齊名的世界權(quán)威雜志，是公認(rèn)的生命科學(xué)領(lǐng)域的頂尖雜志，主要刊登全世界在生命科學(xué)研究領(lǐng)域的最新、最重要的原創(chuàng)性成果。近期Cell雜志推出了一個(gè)重磅組學(xué)大餐：小RNA與基因組穩(wěn)定性。piRNA成為了其中的焦點(diǎn)。

生物體的生殖系細(xì)胞擔(dān)負(fù)著遺傳信息的世代傳遞，其基因組的完整性對(duì)于個(gè)體和物種維持都至關(guān)重要。而基因組中大量存在的轉(zhuǎn)座子等DNA移動(dòng)元件則有可能引發(fā)基因組突變?？茖W(xué)家們?cè)谘芯恐凶C實(shí)生物體通常會(huì)利用一些小RNA分子引導(dǎo)蛋白質(zhì)去沉默基因組中的轉(zhuǎn)座子。這些信號(hào)通路普遍存在于原核細(xì)胞和真核細(xì)胞中，并在物種間以保守的機(jī)制發(fā)揮作用，其中包括識(shí)別外源遺傳元件，激活沉默反應(yīng)，維持活性轉(zhuǎn)座子事件“記憶”等。而與這些Piwi蛋白相關(guān)的小RNA（稱(chēng)作pi RNAs）在這些過(guò)程中發(fā)揮了關(guān)鍵性的作用。

這種特殊的RNA最早是2006年來(lái)自冷泉港實(shí)驗(yàn)室的格雷格•漢農(nóng)研究小組和紐約洛克菲勒大學(xué)的托馬斯研究小組在對(duì)老鼠睪丸中的所有RNA編碼時(shí)發(fā)現(xiàn)的。科學(xué)家們當(dāng)時(shí)在對(duì)無(wú)脊椎動(dòng)物和小鼠中對(duì)精子細(xì)胞發(fā)育過(guò)程中起重要作用的Piwi蛋白進(jìn)行分析時(shí)，發(fā)現(xiàn)這種蛋白質(zhì)上附著了一類(lèi)新的RNA，因此將這類(lèi)新RNA命名為“PIWI互動(dòng)RNA”（簡(jiǎn)稱(chēng)pi RNAs）。而幾乎在同時(shí)，來(lái)自波士頓的羅伯特•金斯頓和他的同事們也在大鼠的睪丸提取物中發(fā)現(xiàn)了piRNA。比起已發(fā)現(xiàn)的其他小分子RNA，30個(gè)核苷酸左右的piRNA要稍長(zhǎng)。格雷格•漢農(nóng)等發(fā)現(xiàn)piRNA大小約為29—30個(gè)核苷酸，而托馬斯等人的結(jié)果稍有出入，在26—31個(gè)核苷酸左右。

通過(guò)對(duì)RNA染色，研究者們?cè)谄渌溉閯?dòng)物的睪丸中也找到了潛在的這類(lèi)piRNA，包括人類(lèi)、大鼠以及公牛。這些物種中的piRNA和小鼠的具有同樣的特征，如起始端尿嘧啶強(qiáng)偏好性以及長(zhǎng)度在30個(gè)核苷酸左右等。

鑒于piRNA主要分布在包括人類(lèi)等數(shù)種動(dòng)物體睪丸的精原細(xì)胞內(nèi)，科學(xué)家們推測(cè)這類(lèi)小分子RNA功能可能與動(dòng)物體精子的發(fā)育和維持相關(guān)。

2007年，Brennecke等提出piRNA信號(hào)可能是作為一個(gè)分子適應(yīng)性免疫系統(tǒng)，感知并對(duì)抗沉默外來(lái)入侵遺傳元件功能。

近年來(lái)隨著針對(duì)piRNA信號(hào)研究的深入展開(kāi)，科學(xué)家們普遍認(rèn)為piRNA途徑可能是動(dòng)物生殖細(xì)胞進(jìn)化獲得的一個(gè)獨(dú)特的對(duì)抗外來(lái)入侵遺傳元件、維持自身基因組穩(wěn)定和完整的作用通路，推測(cè)piRNA可能在表觀遺傳水平和轉(zhuǎn)錄后水平沉默轉(zhuǎn)座子、逆轉(zhuǎn)座子等DNA移動(dòng)元件。

目前針對(duì)piRNA的研究大體的研究方向主要分為pi RNAs對(duì)轉(zhuǎn)座子的調(diào)控，pi RNA的生物起源和功能以及在維持基因組穩(wěn)定性上保守的分子機(jī)制等。

這期Cell雜志也針對(duì)科學(xué)家們?cè)谶@幾個(gè)研究方向上獲得的突破性研究成果推薦了從2009年到2011年發(fā)表在Cell及子刊上的15篇pi RNA研究論文，供這一研究領(lǐng)域的科研工作者參考。