Cell子刊：生殖细胞的piRNA通路大名单
转座子广泛存在于生物的基因组中，能够自我复制，并随机插入到染色体上，因此又被称为跳跃基因。转座子在生殖细胞中特别危险，可能导致不孕或对后代发育产生严重影响。在进化过程中，复杂生物形成了一套生殖细胞基因组的防御机制，这一机制被称为piRNA通路。
冷泉港实验室(CSHL)Gregory Hannon教授领导的研究团队对piRNA通路进行了研究。他们在雌性果蝇的卵巢中，鉴定了参与转座子抑制的一系列基因，获得了piRNA通路核心元件的综合列表。文章发表在Cell旗下的Molecular Cell杂志上。
动物的piRNA通路包括Piwi蛋白家族和小RNA分子(即piRNA)。自2006年发现piRNA以来，人们一直试图了解这些RNA如何产生又怎样发挥功能。此前，科学家们已经鉴定了piRNA通路中的一些重要成员，但该通路中还有许多成员是未知的。
“我们鉴定了piRNA通路发挥正常功能所必需的大量基因，并对其中一些进行了深入研究。”Hannon说。这项研究增进了人们对piRNA通路的理解，为解析整个转座子抑制机制提供了基础。
研究人员认为，这些发现可以帮助人们在体外重建piRNA通路，以便深入理解细胞选择性沉默基因的具体机制。在此基础上，人们有望开发新疗法，治疗与基因功能异常有关的复杂疾病，例如癌症和精神分裂症等。
这项研究在果蝇体内进行，因为它们具有人类生殖细胞防御系统的全部基本元素。研究人员在雌性生殖细胞和滤泡细胞(源自体细胞)中，通过RNA干涉(RNAi)对大量基因进行了筛选。为了分析单个基因对转座子水平的影响，他们在雌性生殖细胞中，一一下调了在卵巢表达的8000个基因，并用同样的方法在滤泡细胞中分别下调了果蝇基因组的全部13,900个基因。
在此基础上，研究人员鉴定了大量参与转座子抑制的基因，并选取影响最大的基因进行深入研究。研究显示，抑制asterix基因会使gypsy转座子的水平显著升高。当asterix基因被下调时，gypsy转座子活化，先生成一段RNA。正常情况下，Piwi蛋白与小RNA形成的复合体，能够识别该RNA序列，并使转录过程停止。
研究显示，piRNA使包装gypsy DNA的组蛋白发生化学修饰(H3K9三甲基化)，以此给gypsy打上“沉默”标签。这时基因表达系统无法接触gypsy，使其保持在休眠状态。如果缺乏asterix，gypsy就可以开始转录，转座子得以扩散。
研究人员发现，一些在生殖细胞抑制转座子的基因，也在滤泡细胞中发挥同样的作用，说明它们是“核心piRNA通路”中的成员。在果蝇的生殖细胞中，可能活跃的转座子约有80 -100个，比滤泡和其他体细胞多得多。因此雌性生殖细胞中的piRNA机制更为精密，转座子的抑制系统包括更多的基因和辅助蛋白。
