Википедия

Piwi

Piwi (PIWI, от англ. P-element induced wimpy testis[1]) — семейство генов, кодирующих регуляторные белки, участвующие в обеспечении неполной дифференцировки стволовых клеток, а также в поддержании постоянных значений темпов деления клеток зародышевой линии[2] (то есть белки Piwi могут экспрессироваться и в обычных соматических клетках[3]). Белки Piwi высококонсервативны и имеются как у растений, так и у животных (от губок до человека)[3][4].

Piwi-домен белка группы Argonaute, связанного с малой интерферирующей РНК

Функционирование

править
 
Пространственная структура участка малой интерферирующей РНК, связанной с РНК-мишенью (показано комплементарное связывание 5'-GUC-3' с 3'-CAG-5'). Малая интерферирующая РНК ассоциирована с белком Piwi

Piwi-домены[5] — это белковые домены, имеющиеся у белков семейства Piwi, а также большой группы родственных им белков, связывающихся с нуклеиновыми кислотами (главным образом, РНК). Этот домен функционирует в гидролизе одноцепочечных РНК-мишеней, направляемом образованием РНК-дуплекса при участии связанной с белком регуляторной РНК, связывающейся с РНК-мишенью (РНК-интерференция). Такая активность характерна для белков группы Argonaute[6], поэтому белки Piwi относят к этой группе[7]. Белки Argonaute — наиболее хорошо изученные РНК-связывающие белки, обладающие активностью, схожей с активностью РНКаза H. Их каталитическая активность сопровождается образованием РНК-индуцируемого комплекса выключения гена (RISC). Такой малой регуляторной РНК могут быть, в частности, малые интерферирующие РНК. У закристаллизованных белков Piwi выявлен консервативный сайт связывания с основаниями, расположенными на 5'-конце ассоциированной с белком РНК. В случае белков, ассоциированных с малыми интерферирующими РНК, последнее неспаренное основание РНК, не вступающее во взаимодействие с мишенью, стабилизируется за счёт стэкинг-взаимодействий РНК с остатками тирозина белка[8].

Некоторые белки Piwi связываются с особыми малыми некодирующими РНК — piРНК, и функционируют в комплексе с ними. Обычно их активность направлена на сайленсинг - подавление экспрессии генов транспозонов в клетках зародышевой линии. У мыши к таким белкам относятся Mili, Miwi и Miwi2[7], а у человека — HIWI (или PIWIL1), HILI (или PIWIL2), HIWI2 (или PIWIL4) и HIWI3 (или PIWIL3)[3].

Кроме того, в клетках зародышевой линии некоторые белки Piwi функционируют в комплексе с микроРНК, тем самым играя важную роль в раннем развитии и морфогенезе у дрозофилы[9].

Обнаружено что белки Piwi могут функционировать в качестве регулятора геномной целостности соматических стволовых клеток, необходимой для долгосрочного поддержания и функционирования стволовых клеток. Они препятствуют возрастной активации ретротранспозонов, механизмов повреждения ДНК, потере гетерохроматина и апоптозу стволовых клеток. Поэтому сверхэкспрессия некоторых Piwi предотвращает дисфункцию стволовых клеток, обусловленную возрастом[10][11]

Избыточная экспрессия одного из наиболее важных человеческих белков семейства Piwi, HIWI, приводит к развитию опухолей, в частности, семиномы[12].

Известно, что у планарий белки Piwi участвуют в процессе регенерации утраченных частей тела. Кроме того, у дрозофилы эти белки связываются с политенными хромосомами в клетках слюнных желёз. Более того, мутации Piwi могут обусловливать мозаичность цвета глаз; также отмечена роль белков piwi в функционировании головного ганглия дрозофилы[3].

Возможно, белки Piwi также играют некоторую роль в развитии раковых заболеваний[3].

Примечания

править
  1. ↑ Saito K., Nishida K. M., Mori T., Kawamura Y., Miyoshi K., Nagami T., Siomi H., Siomi M. C. Specific association of Piwi with rasiRNAs derived from retrotransposon and heterochromatic regions in the Drosophila genome. (англ.) // Genes & development. — 2006. — Vol. 20, no. 16. — P. 2214—2222. — doi:10.1101/gad.1454806. — PMID 16882972. [исправить]
  2. ↑ Cox D. N., Chao A., Lin H. piwi encodes a nucleoplasmic factor whose activity modulates the number and division rate of germline stem cells. (англ.) // Development (Cambridge, England). — 2000. — Vol. 127, no. 3. — P. 503—514. — PMID 10631171. [исправить]
  3. ↑ 1 2 3 4 5 Ross R. J., Weiner M. M., Lin H. PIWI proteins and PIWI-interacting RNAs in the soma. (англ.) // Nature. — 2014. — Vol. 505, no. 7483. — P. 353—359. — doi:10.1038/nature12987. — PMID 24429634. [исправить]
  4. ↑ Cox D. N., Chao A., Baker J., Chang L., Qiao D., Lin H. A novel class of evolutionarily conserved genes defined by piwi are essential for stem cell self-renewal. (англ.) // Genes & development. — 1998. — Vol. 12, no. 23. — P. 3715—3727. — PMID 9851978. [исправить]
  5. ↑ Cerutti L., Mian N., Bateman A. Domains in gene silencing and cell differentiation proteins: the novel PAZ domain and redefinition of the Piwi domain. (англ.) // Trends in biochemical sciences. — 2000. — Vol. 25, no. 10. — P. 481—482. — PMID 11050429. [исправить]
  6. ↑ Rivas F. V., Tolia N. H., Song J. J., Aragon J. P., Liu J., Hannon G. J., Joshua-Tor L. Purified Argonaute2 and an siRNA form recombinant human RISC. (англ.) // Nature structural & molecular biology. — 2005. — Vol. 12, no. 4. — P. 340—349. — doi:10.1038/nsmb918. — PMID 15800637. [исправить]
  7. ↑ 1 2 Макарова Ю. А., Крамеров Д. А. Некодирующие РНК (рус.) // Биохимия : журнал. — 2007. — Т. 72, № 11. — С. 1427—1448. Архивировано 14 июля 2014 года.
  8. ↑ Ma J. B., Yuan Y. R., Meister G., Pei Y., Tuschl T., Patel D. J. Structural basis for 5'-end-specific recognition of guide RNA by the A. fulgidus Piwi protein. (англ.) // Nature. — 2005. — Vol. 434, no. 7033. — P. 666—670. — doi:10.1038/nature03514. — PMID 15800629. [исправить]
  9. ↑ Megosh H. B., Cox D. N., Campbell C., Lin H. The role of PIWI and the miRNA machinery in Drosophila germline determination. (англ.) // Current biology : CB. — 2006. — Vol. 16, no. 19. — P. 1884—1894. — doi:10.1016/j.cub.2006.08.051. — PMID 16949822. [исправить]
  10. ↑ Sousa-Victor P. et al., & Jasper H. (2017). Piwi Is Required to Limit Exhaustion of Aging Somatic Stem Cells. Cell Reports, 20(11), 2527–2537 doi:10.1016/j.celrep.2017.08.059
  11. ↑ Hyun, S. (2017). Small RNA Pathways That Protect the Somatic Genome. International journal of molecular sciences, 18(5), 912. doi:10.3390/ijms18050912
  12. ↑ Qiao D., Zeeman A. M., Deng W., Looijenga L. H., Lin H. Molecular characterization of hiwi, a human member of the piwi gene family whose overexpression is correlated to seminomas. (англ.) // Oncogene. — 2002. — Vol. 21, no. 25. — P. 3988—3999. — doi:10.1038/sj.onc.1205505. — PMID 12037681. [исправить]

Литература

править


Источник — https://ru.wiki.x.io/w/index.php?title=Piwi&oldid=140151638