PiRNA: verschil tussen versies

Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie
Interactief door geschiedenis bladeren
← Oudere bewerkingNieuwere bewerking →
Verwijderde inhoud Toegevoegde inhoud
VisueelWikitekst
k Ombouw via sjabloon
Label: Link naar doorverwijspagina
Regel 8: Regel 8:


Er zijn meer dan 50.000 unieke piRNA-sequenties ontdekt in muizen en meer dan 13.000 in ''D. melanogaster''.<ref name="Lin">{{Citeer journal | author = Lin H, Yin H, Beyret E, Findley S, Deng W | title = The role of the piRNA pathway in stem cell self-renewal. | journal = Developmental Biology | date = 2008 | issue = 2 | volume = 319 | pages = 479 | doi = 10.1016/j.ydbio.2008.05.048 | doi-access = }}</ref> Er wordt gedacht dat er vele honderdduizenden verschillende piRNA-soorten voorkomen in [[zoogdieren]].<ref name="Das">{{Citeer journal | author = Das PP, Bagijn MP, Goldstein LD, Woolford JR, Lehrbach NJ, Sapetschnig A, Buhecha HR, Gilchrist MJ, Howe KL, Stark R, Matthews N, Berezikov E, Ketting RF, Tavaré S, Miska EA | title = Piwi and piRNAs act upstream of an endogenous siRNA pathway to suppress Tc3 transposon mobility in the Caenorhabditis elegans germline | journal = Molecular Cell | volume = 31 | issue = 1 | pages = 79–90 | date = July 2008 | pmid = 18571451 | pmc = 3353317 | doi = 10.1016/j.molcel.2008.06.003}}</ref>
Er zijn meer dan 50.000 unieke piRNA-sequenties ontdekt in muizen en meer dan 13.000 in ''D. melanogaster''.<ref name="Lin">{{Citeer journal | author = Lin H, Yin H, Beyret E, Findley S, Deng W | title = The role of the piRNA pathway in stem cell self-renewal. | journal = Developmental Biology | date = 2008 | issue = 2 | volume = 319 | pages = 479 | doi = 10.1016/j.ydbio.2008.05.048 | doi-access = }}</ref> Er wordt gedacht dat er vele honderdduizenden verschillende piRNA-soorten voorkomen in [[zoogdieren]].<ref name="Das">{{Citeer journal | author = Das PP, Bagijn MP, Goldstein LD, Woolford JR, Lehrbach NJ, Sapetschnig A, Buhecha HR, Gilchrist MJ, Howe KL, Stark R, Matthews N, Berezikov E, Ketting RF, Tavaré S, Miska EA | title = Piwi and piRNAs act upstream of an endogenous siRNA pathway to suppress Tc3 transposon mobility in the Caenorhabditis elegans germline | journal = Molecular Cell | volume = 31 | issue = 1 | pages = 79–90 | date = July 2008 | pmid = 18571451 | pmc = 3353317 | doi = 10.1016/j.molcel.2008.06.003}}</ref>

==Geschiedenis en loci==
Begin jaren tachtig werd ontdekt dat een enkele [[mutatie\\ in het [[bananenvlieg]][[genoom]] specifiek alle kopieën van een [[LTR retrotransposon|retrovirus-achtig element]] genaamd ''[[LTR retrotransposon#Ty3-gypsy retrotransposons|Gypsy]]'' in de vrouwelijke [[kiembaan]] activeert. De plaats van de mutaties die deze gypsies deden ‘dansen’ werd daarom de ‘flamenco-locus’ genoemd. In 2001 stelden Aravin et al. voor dat dubbelstrengig (ds) RNA-gemedieerde silencing betrokken is bij de controle van [[retrotransposon]]s in de kiembaan en in 2003 was het idee naar voren gekomen dat overblijfselen van transposons mogelijk [[dsRNA]]'s produceren die nodig zijn voor het uitschakelen van "live" transposons.<ref name="aravin"/> Het sequencen van de flamenco-locus van 200.000 [[Basepaar|bp]] was moeilijk, omdat deze vol zat met transponeerbare elementfragmenten (104 [[Insertie (chromosomen)|inserties]] van 42 verschillende transposons, inclusief meerdere gypsies), die allemaal in dezelfde richting kijken. piRNA's worden inderdaad allemaal aangetroffen in clusters in het hele dierlijke genoom; deze clusters kunnen slechts tien of vele duizenden piRNA's bevatten die overeenkomen met verschillende, gefaseerde transposonfragmenten. Dit leidde in 2007 tot het idee dat in kiembaan een pool van primaire piRNA's wordt verwerkt uit lange enkelstrengige transcripten gecodeerd door piRNA-clusters in de tegenovergestelde oriëntatie van de transposons, zodat de piRNA's zich kunnen hechten aan de transposon-gecodeerde transcripten en deze kunnen aanvullen, waardoor hun degradatie wordt veroorzaakt.<!--Brennecke et al. 2007--> Elke transposon die in de juiste oriëntatie in zo'n cluster landt, zal het individu min of meer immuun maken voor die transposon, en zo'n voordelige mutatie zal zich snel door de populatie verspreiden. De oorspronkelijke mutaties in de flamencolocus remden de transcriptie van het mastertranscript, waardoor dit afweersysteem werd gedeactiveerd.<ref name="Goriaux" /><ref name="Goriaux" /><ref name="Brennecke" /><ref name="Molecular" /><ref name="ODonnell">{{cite journal | author = O'Donnell KA, Boeke JD | title = Mighty Piwis defend the germline against genome intruders | journal = Cell | volume = 129 | issue = 1 | pages = 37–44 | date = April 2007 | pmid = 17418784 | pmc = 4122227 | doi = 10.1016/j.cell.2007.03.028 }}</ref><ref name="Malone">{{cite journal | author = Malone CD, Hannon GJ | title = Small RNAs as guardians of the genome | journal = Cell | volume = 136 | issue = 4 | pages = 656–668 | date = February 2009 | pmid = 19239887 | pmc = 2792755 | doi = 10.1016/j.cell.2009.01.045 }}</ref>

Een historisch voorbeeld van invasie en Piwi-reactie is bekend: het [[P-element]]-transposon viel halverwege de 20e eeuw een ''Drosophila melanogaster''-genoom binnen, en door kruising werden binnen tientallen jaren alle wilde bananevliegen wereldwijd (hoewel niet de reproductief geïsoleerde laboratoriumstammen) bevatten hetzelfde P-element. Onderdrukking van verdere activiteit van het P-element, die zich bijna gelijktijdig verspreidde, lijkt te hebben plaatsgevonden door het Piwi-interagerende RNA-[[reactiepad]].<ref>{{cite journal | author = Kelleher ES | title = Reexamining the P-Element Invasion of Drosophila melanogaster Through the Lens of piRNA Silencing | journal = Genetics | volume = 203 | issue = 4 | pages = 1513–1531 | date = August 2016 | pmid = 27516614 | pmc = 4981261 | doi = 10.1534/genetics.115.184119 }}</ref>

piRNA-clusters in genomen kunnen nu gemakkelijk worden gedetecteerd via [[bioinformatica]]-methoden.<ref name="Rosenkranz">{{cite journal | author = Rosenkranz D, Zischler H | title = proTRAC—a software for probabilistic piRNA cluster detection, visualization and analysis | journal = BMC Bioinformatics | volume = 13 | issue = 5 | pages = 5 | date = January 2012 | pmid = 22233380 | pmc = 3293768 | doi = 10.1186/1471-2105-13-5 | doi-access = free }}</ref> Terwijl ''D. melanogaster'' en piRNA's van gewervelde dieren zijn gelokaliseerd in gebieden zonder enige eiwitcoderende [[genen]],<ref name="Klattenhoff" /><ref name="Brennecke">{{cite journal | author = Brennecke J, Malone CD, Aravin AA, Sachidanandam R, Stark A, Hannon GJ | title = An epigenetic role for maternally inherited piRNAs in transposon silencing | journal = Science | volume = 322 | issue = 5906 | pages = 1387–1392 | date = November 2008 | pmid = 19039138 | pmc = 2805124 | doi = 10.1126/science.1165171 | bibcode = 2008Sci...322.1387B }}</ref> piRNA's in ''C. elegans'' zijn geïdentificeerd te midden van eiwitcoderende genen.<ref name="Ruby" />

Bij zoogdieren worden piRNA's zowel in [[testis]]<ref name="Aravin">{{cite journal | author = Aravin A, Gaidatzis D, Pfeffer S, Lagos-Quintana M, Landgraf P, Iovino N, Morris P, Brownstein MJ, Kuramochi-Miyagawa S, Nakano T, Chien M, Russo JJ, Ju J, Sheridan R, Sander C, Zavolan M, Tuschl T | title = A novel class of small RNAs bind to MILI protein in mouse testes | journal = Nature | volume = 442 | issue = 7099 | pages = 203–207 | date = July 2006 | pmid = 16751777 | doi = 10.1038/nature04916 | bibcode = 2006Natur.442..203A | s2cid = 4379895 }}</ref> en [[eierstok]]ken,<ref name="Tam">{{cite journal | author = Tam OH, Aravin AA, Stein P, Girard A, Murchison EP, Cheloufi S, Hodges E, Anger M, Sachidanandam R, Schultz RM, Hannon GJ | title = Pseudogene-derived small interfering RNAs regulate gene expression in mouse oocytes | journal = Nature | volume = 453 | issue = 7194 | pages = 534–538 | date = May 2008 | pmid = 18404147 | pmc = 2981145 | doi = 10.1038/nature06904 | bibcode = 2008Natur.453..534T }}</ref> hoewel ze alleen nodig lijken te zijn bij mannen.<ref name="siomi_review" /> Bij ongewervelde dieren zijn piRNA's gevonden bij zowel de mannelijke als de vrouwelijke [[kiembaan]].<ref naam="Houwing" /><ref naam="Das" />

Op cellulair niveau zijn piRNA's gevonden in zowel de [[celkern]] als in het [[cytoplasma]], wat suggereert dat piRNA-routes in beide gebieden kunnen functioneren<ref name="Klattenhoff" /> en kan daarom meerdere effecten hebben.<ref name="Ruvkun">{{cite journal | author = Ruvkun G | title = Tiny RNA: Where do we come from? What are we? Where are we going? | journal = Trends in Plant Science | volume = 13 | issue = 7 | pages = 313–316 | date = July 2008 | pmid = 18562240 | doi = 10.1016/j.tplants.2008.05.005 | doi-access = free }}</ref>


== Literatuur ==
== Literatuur ==

Versie van 20 apr 2024 11:54

Mee bezig Mee bezig
Aan dit artikel of deze sectie wordt de komende uren of dagen nog druk gewerkt.
Klik op geschiedenis voor de laatste ontwikkelingen.

piRNA's (piwi-interacterende RNA) zijn een klasse van RNA's die in 2006 zijn ontdekt en die iets langer zijn dan miRNA's en siRNA's (26–31 nucleotiden). Deze RNA's binden - zoals de naam impliceert - aan PIWI-proteïne en worden voornamelijk aangetroffen in geslachtscellen (kiembaan), waar ze essentieel zijn voor de spermatogenese. Ze zijn onder andere betrokken bij de gen silencing van retrotransposons. Gen silencing is de regulatie van de genexpressie waardoor de expressie van een bepaald gen wordt voorkomen. De piRNA's werden geïdentificeerd in de laboratoria van Greg Hannon, Toshiaki Watanabe, Haifan Lin, Dimos Gaidatzis, Mihaela Zavolan en Tom Tuschl.

Kenmerken

Voorgestelde piRNA-structuur, met de 3'-uiteinde 2'-O-methylatie

piRNA's zijn gevonden in zowel gewervelden als ongewervelden, en hoewel biogenese en werkingsmechanismen enigszins variëren tussen soorten, zijn een aantal kenmerken behouden gebleven. piRNA's hebben geen duidelijke secundaire structuurmotieven,[1][2] vanwege het feit dat de lengte van een piRNA varieert tussen soorten (van 21 tot 31 nucleotiden), en de voorkeur voor een 5' uridine komt veel voor in piRNA's bij zowel gewervelde als ongewervelde dieren. piRNA's in Caenorhabditis elegans hebben een 5'-monofosfaat en een 3'-modificatie die de 2'- of 3'-zuurstof blokkeert;[3], die ook voorkomen in zebravis,[4] muizen,[5] en ratten.[4] Deze 3'-modificatie is een 2'-O-methylering; de reden voor deze wijziging is niet duidelijk, maar er is gesuggereerd dat het de piRNA-stabiliteit verhoogt.[4][6]

Er zijn meer dan 50.000 unieke piRNA-sequenties ontdekt in muizen en meer dan 13.000 in D. melanogaster.[7] Er wordt gedacht dat er vele honderdduizenden verschillende piRNA-soorten voorkomen in zoogdieren.[8]

Geschiedenis en loci

Begin jaren tachtig werd ontdekt dat een enkele [[mutatie\\ in het bananenvlieggenoom specifiek alle kopieën van een retrovirus-achtig element genaamd Gypsy in de vrouwelijke kiembaan activeert. De plaats van de mutaties die deze gypsies deden ‘dansen’ werd daarom de ‘flamenco-locus’ genoemd. In 2001 stelden Aravin et al. voor dat dubbelstrengig (ds) RNA-gemedieerde silencing betrokken is bij de controle van retrotransposons in de kiembaan en in 2003 was het idee naar voren gekomen dat overblijfselen van transposons mogelijk dsRNA's produceren die nodig zijn voor het uitschakelen van "live" transposons.[9] Het sequencen van de flamenco-locus van 200.000 bp was moeilijk, omdat deze vol zat met transponeerbare elementfragmenten (104 inserties van 42 verschillende transposons, inclusief meerdere gypsies), die allemaal in dezelfde richting kijken. piRNA's worden inderdaad allemaal aangetroffen in clusters in het hele dierlijke genoom; deze clusters kunnen slechts tien of vele duizenden piRNA's bevatten die overeenkomen met verschillende, gefaseerde transposonfragmenten. Dit leidde in 2007 tot het idee dat in kiembaan een pool van primaire piRNA's wordt verwerkt uit lange enkelstrengige transcripten gecodeerd door piRNA-clusters in de tegenovergestelde oriëntatie van de transposons, zodat de piRNA's zich kunnen hechten aan de transposon-gecodeerde transcripten en deze kunnen aanvullen, waardoor hun degradatie wordt veroorzaakt. Elke transposon die in de juiste oriëntatie in zo'n cluster landt, zal het individu min of meer immuun maken voor die transposon, en zo'n voordelige mutatie zal zich snel door de populatie verspreiden. De oorspronkelijke mutaties in de flamencolocus remden de transcriptie van het mastertranscript, waardoor dit afweersysteem werd gedeactiveerd.[10][10][11][1][12][13]

Een historisch voorbeeld van invasie en Piwi-reactie is bekend: het P-element-transposon viel halverwege de 20e eeuw een Drosophila melanogaster-genoom binnen, en door kruising werden binnen tientallen jaren alle wilde bananevliegen wereldwijd (hoewel niet de reproductief geïsoleerde laboratoriumstammen) bevatten hetzelfde P-element. Onderdrukking van verdere activiteit van het P-element, die zich bijna gelijktijdig verspreidde, lijkt te hebben plaatsgevonden door het Piwi-interagerende RNA-reactiepad.[14]

piRNA-clusters in genomen kunnen nu gemakkelijk worden gedetecteerd via bioinformatica-methoden.[15] Terwijl D. melanogaster en piRNA's van gewervelde dieren zijn gelokaliseerd in gebieden zonder enige eiwitcoderende genen,[16][11] piRNA's in C. elegans zijn geïdentificeerd te midden van eiwitcoderende genen.[17]

Bij zoogdieren worden piRNA's zowel in testis[18] en eierstokken,[19] hoewel ze alleen nodig lijken te zijn bij mannen.[20] Bij ongewervelde dieren zijn piRNA's gevonden bij zowel de mannelijke als de vrouwelijke kiembaan.Citefout: Onjuiste parameter in de tag <ref>Citefout: Onjuiste parameter in de tag <ref>

Op cellulair niveau zijn piRNA's gevonden in zowel de celkern als in het cytoplasma, wat suggereert dat piRNA-routes in beide gebieden kunnen functioneren[16] en kan daarom meerdere effecten hebben.[21]

Literatuur

  • Teixeira FK et al.: piRNA-mediated regulation of transposon alternative splicing in soma and germline. Nature. 2017 Dec 14; 552(7684): 268–272. PMID 29211718
  • Betel D et al.: Computational analysis of mouse piRNA sequence and biogenesis. PLoS Comput Biol. 2007 Nov;3(11):e222. PMID 17997596.
  • Faehnle CR et al.: Argonautes confront new small RNAs. Curr Opin Chem Biol. 2007 Oct;11(5):569-77. PMID 17928262.
  • Saito K et al.: Pimet, the Drosophila homolog of HEN1, mediates 2′-O-methylation of Piwi- interacting RNAs at their 3′ ends. Genes Dev. 2007 Jul 1;21(13):1603-8. PMID 17606638.
  • Pall GS et al.: Carbodiimide-mediated cross-linking of RNA to nylon membranes improves the detection of siRNA, miRNA and piRNA by northern blot. Nucleic Acids Res. 2007;35(8):e60. PMID 17405769.
  • Grivna ST et al.: MIWI associates with translational machinery and PIWI-interacting RNAs (piRNAs) in regulating spermatogenesis. Proc Natl Acad Sci U S A. 2006 Sep 5;103(36):13415-20. PMID 16938833.
  • Lau NC et al.: Characterization of the piRNA complex from rat testes. Science. 2006 Jul 21;313(5785):363-7. PMID 16778019.
  • Grivna ST et al.: A novel class of small RNAs in mouse spermatogenic cells. Genes Dev. 2006 Jul 1;20(13):1709-14. PMID 16766680.
Overgenomen van "https://nl.wikipedia.org/w/index.php?title=PiRNA&oldid=67407963"