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癌症研究领域新秀“piRNA”,你get到了吗?

发布时间:2019-4-30 15:09:45阅读次数: .html 次分享到:

前言

        提起Small RNA,大家第一印象会想到miRNA、siRNA等研究较为普遍的小RNA。今天小编带来的是另外一种非常重要但研究相对较少的新型非编码小RNA,它就是piRNA (piwi-interacting RNA)。piRNA是继siRNA和miRNA之后发现的,长25~33nt。通过与piwi蛋白相互作用形成RNA-蛋白复合物而发挥作用。这些piRNA复合物主要参与转座子的表观遗传和转录后沉默,也可参与种系细胞中其他遗传元件的调节。已有的文献表明piRNA在沉默转座子、调控mRNA和lncRNA中扮演重要角色。近两年在癌症研究领域出现新的惊喜,piRNA可能成为新的分子标志物与治疗靶点,目前少量的piRNA研究集中在其调控机制上。



今天,小编就整理了近期发表的几篇piRNA文章,一起来看看吧。


案例一


维生素D临床试验样本的前列腺上皮小RNA中存在高水平的piwi互作RNA


技术路线



研究结论

        在前列腺中,维生素D的基因靶点被认为可以通过减少炎症、增加细胞凋亡和分化来降低肿瘤的侵袭性。体外和动物模型对前列腺癌细胞中维生素D的研究支持抗肿瘤活性。之前的研究表明,miRNAs在前列腺癌中普遍下调,维生素D可以增加抑制肿瘤的miRNAs的表达。维生素D上调miRNAs表达,在抗前列腺肿瘤中发挥作用。本研究通过对高剂量维生素D摄入的前列腺患者进行小RNA测序,发现前列腺上皮细胞除含有多种小的ncRNA外,还含有大量表达的pirna及与之互作的PIWI蛋白。临床高剂量维生素D可以显著上调前列腺piRNAs的表达。对研究前列腺癌抗癌效果提供新的视角。



图1前列腺上皮组织中的piRNAs及维生素D对其的调控作用



案例二


小鼠体细胞piRNA的表达及其相关机制


技术路线



研究结论

        piRNAs是一种小的非编码rna,与PIWI蛋白结合,通过DNA甲基化沉默转座子,在生殖系统中得到高表达和广泛的研究。成熟的生殖系统的piRNAs特征已经研究的比较透彻,但piRNA在躯体组织中的存在并没有很好的表征。本研究从小鼠躯体组织中鉴定出了三个代表胚层的piRNAs及其相关机制,结果发现与生殖系统相比,躯体组织细胞piRNAs的长度更短,组织特异性更强,海马和肝脏中特异piRNAs的发生率更高。该研究确定了躯体细胞中所独有的26个piRNA序列和40个piRNA位点。piRNA的表达一直被认为是生殖系所独有的,本结果支持piRNA在体细胞组织中表达。一旦证实,PIWI/piRNA系统可能成为未来表观基因组编辑研究的潜在工具,通过操纵DNA甲基化来改善人类健康。



图2 small RNA的分析流程




图3 体细胞piRNA的特点


案例三


piwi-互作RNA调控体在人神经母细胞瘤中的作用


技术路线



研究结论

        本研究分别使用qRT-PCR和免疫荧光检测法确定到人类神经母细胞瘤(NB)中三个PIWILs在mrna和蛋白水平上的表达,采用下一代高通量测序技术,研究了来自不同基因组背景的两株NB细胞系(IMR-32和SH-SY-5Y)中的piRNA转录组。共检测到525个长为26-32 nt的piRNA。预测了piRNAs对差异表达的1769个逆转录转座子mrna的靶向性,通过网络和通路分析,绘制出这些piRNAs的功能图。同时验证了关键的piRNAs及其靶基因在肿瘤相关网络、通路和生物学过程中的表达,可以推测piRNAs在NB的肿瘤发生过程中发挥重要作用。人类NB中piRNAs的证据及其对发病机制的贡献将为pirna介导的肿瘤治疗开辟新的可能性。


图4 神经母细胞瘤中piRNA调节体




图5 pi -52205/52206/57816介导的分子功能在NB中调节6个pcg


piRNA的研究不仅可以丰富小RNA的研究内容,同时有利于进一步了解生物配子发生及癌症肿瘤发生的分子调控机理,具有十分重要的理论价值和应用前景。


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参考文献

[1] Baumann, et al. High levels of PIWI-interacting RNAs are present in the small RNA landscape of prostate epithelium from vitamin D clinical trial specimens [J]. Prostate, 2019.

[2] Perera, et al. Somatic expression of piRNA and associated machinery in the mouse identifies short, tissuespecific piRNA [J]. Epigenetics, 2019.

[3] Mallick, et al. Investigating piwi-interacting RNA regulome in human Neuroblastoma [J]. The Plant Journal, 2019.




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