IT之家 1 月 17 日讯，当你读到这句话时，体内的各种细胞正在勤奋地工作：视网膜细胞将捕捉到的光线转化为神经信号，脑细胞接收信号并进行处理。要明白，肌肉细胞让你的眼睛转动、用手操作手机成为可能，而心脏细胞、红细胞等则负责维持你的营养和氧气供应……
细胞为何能尽职尽责，不造成混乱，不“越权”？这一切都归功于一种“指挥官”：小非编码RNA，简称小RNA。它包括 miRNA、siRNA 和 piRNA。与前两个小RNA相关的科学发现获得了诺贝尔奖。沈恩智团队的最新成果与人类发现的第三种也是最陌生的piRNA有关。
北京时间今天凌晨，西湖大学生命科学学院、西湖实验室沉恩智团队与吴建平团队成功揭示了PIWI蛋白（MILI蛋白）与piRNA协同作用的全过程。切割小鼠体内的目标 RNA（核糖核酸）。相关研究成果于北京时间1月15日24:00在线发表在《Nature》杂志上。
▲piRNA与靶RNA分子结合的动态过程
人类于2006年发现了piRNA；然而，直到9年后，申恩智开始博士后工作时，这种小RNA仍然充满了未解之谜。
piRNA 在动物生殖细胞（精子和卵子）的发育和生产中发挥着重要作用。它就像一名保家卫国的“士兵”——piRNA的重要功能之一就是充当“RNA剪刀”，具体是将“有害”的RNA“剪断”，使其不再发挥作用。为了理解这个“剪刀”，涉及两个新的角色：转座子和 PIWI 蛋白。
人类基因组测序完成后，人们惊讶地发现序列中只有2%的DNA参与编码蛋白质，其余区域均不参与编码。更令人惊讶的是，有一种特殊类型的DNA序列具有在基因组内自主复制和移动的能力。它可能“跳”到同一条染色体上的不同位置或不同染色体上。这种“跳跃”序列，称为转座子，占DNA的50%。
具体来说，转座子有两种类型。一种是“剪切粘贴”DNA 转座子——它直接从原始位置剪切并插入到新位置。另一种是“复制粘贴”逆转录转座子——转座子将原始位置的DNA转录成RNA，然后逆转录成新的DNA拷贝并插入到基因组的新位置——这种转座比较常见，占整个基因组的40%以上。
简而言之，转座子不断地在混乱的基因库中徘徊，按照自己的序列跳跃和定居。这种随机的“跳跃”和插入会导致基因组不稳定并导致疾病。因此，转座子一度被称为“垃圾基因”。尽管科学家发现，从长远来看，转座子产生的这些新突变可能对物种进化产生积极影响，但这并不能改变它们总体上仍然有害的事实。
piRNA 的刀片靶向逆转录转座子 RNA。这类转座子需要经过“DNA-RNA-DNA”的过程才能定居在新的位置，而piRNA在对方还处于RNA阶段时就可以识别对方，并“切割”RNA，从而允许后续的转录和转录。插入。换句话说，piRNA就像保家卫国的“卫士”，就像免疫系统，可以准确识别有害转座子并将其“灭活”，以保护生殖细胞。
然而，仅靠piRNA无法完成这场战斗。事实上，所有非编码小RNA都需要一个“帮手”与其结合才能完成工作。对于piRNA来说，它是属于Argonaute蛋白的PIWI蛋白。
piRNA与PIWI蛋白结合后，成为与特定RNA结合的复合物，并经历“剪刀”式切割。 PIWI蛋白是一把特殊的剪刀，它可以根据piRNA的“指令”，在特定RNA（我们所说的目标RNA）的中间进行切割。
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