首次揭示了“RNA剪刀”切割全过程，西湖大学的最新成果登上了“自然”

IT 世家 1 月 17 每日新闻，当你读到这一行字时，你体内的各种细胞都在努力工作:视网膜细胞将捕捉到的光源转化为神经信号，大脑细胞在接收信号后进行处理和理解。肌肉细胞有可能转动眼球和手机，心脏细胞和血细胞负责维持你的营养和氧气供应...

为什么细胞可以各尽其责，避免混乱或“越权”？这一切都归功于一种“指挥者”：非编码小 RNA，简称小 RNA。它包括 miRNA、siRNA、piRNA。前两者小 RNA 相关科学发现已经获得诺贝尔奖，申恩志团队的最新成果与人类最迟发现的第三个相比是最陌生的。 piRNA 相关。

北京时间今天凌晨，西湖大学生命科学学院、西湖实验室申恩志团队和吴建平团队成功揭露了老鼠体内的小鼠。 PIWI 蛋白（MILI 蛋白）与 piRNA 合作切割目标 RNA(核糖核酸)的全过程。北京时间有关研究成果 1 月 15 日 24 在网上发表于《自然》。

▲ piRNA 结合靶向 RNA 动态分子变化过程

人类于 2006 年发现了 piRNA；然而直到 9 年后，申恩志开始博后工作时，这种小小的工作。 RNA 身体上仍然充满了不解之谜。

piRNA 在动物生殖细胞(精子和卵子)的发育和生成中发挥着重要作用。它就像一个“战士”，保卫国家。—— piRNA 其中一个重要功能就是充当“ RNA “之剪”，专为“有害”而设计。 RNA 上去“一刀”，使其不能再发挥作用。要知道这个“剪刀”，涉及两个新角色：转座子和 PIWI 蛋白。

当人类基因组测序结束后，每个人都惊讶地发现，编码蛋白参与到序列中。 DNA 仅占 2%，其他区域不参与编码。更令人惊讶的是，有一种特殊的。 DNA 序列具有在基因组中独立复制和移动的能力，可以“跳跃”到同一染色体的不同位置，也可以“跳跃”到不同的染色体。这个会“跳跃”的序列，转座子，它在 DNA 里面的比例已经达到 50%。

具体而言，转座有两种。一种是“裁剪” - 粘贴"的 DNA 转座子 —— 直接从原来的位置切下来，插入新的位置。另外一种是“拷贝” - 粘贴“逆转录转座” —— 原位置的转座子 DNA 转录为 RNA，再次逆转录制成新拷贝 DNA 插入基因组的新位置 —— 这类转座比较常见，在整个基因组中占有一席之地 40% 以上。

总而言之，转座子在混乱的基因池中不停地游荡，带着属于自己的一系列弹跳定居。这样随意的“弹跳”和插入，会导致基因组不稳定，引起疾病，因此，转座一度被称为“垃圾基因”。虽然科学家发现，从更长的时间轴来看，这些由转座引起的新突变可能对物种的进化具有积极的意义，但在不改变的情况下，它仍然是有害的。

piRNA 锋利的刀刃，正在看着逆转录转座。 RNA。这样的转座需要通过" DNA-RNA-DNA “这个过程可以在新的地方定居， piRNA 可以在它还处于其中 RNA 在这个阶段，互相区分，“砍”断。 RNA，促使后续的转录和插入进化成泡影；也就是说，piRNA 正如一位保家卫国的“护卫”，也像一种免疫系统，能准确识别有害的转座，将对方“消灭”，然后保护生殖细胞。

然而，只是 piRNA，这场战斗是无法完成的。事实上，所有非编码小 RNA 所有这些都需要一个“帮手”来完成工作。 piRNA 换句话说，它就是隶属 Argonaute 蛋白的 PIWI 蛋白。

piRNA 与 PIWI 在蛋白质结合之后，它会变成一种复合物，并与特定的结合。 RNA “剪子”式切割是结合发生的。PIWI 蛋白质就是那个具体的剪刀，可以根据 piRNA 在特定的“指示”中， RNA(我们称之为目标 RNA）中间有一把刀。

IT 家庭论文地址：

https://www.nature.com/articles/s41586-024-08438-1

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