西亚试剂：在斑马鱼中Piwi和piRNA维持了生殖细胞转座子的沉默状态

Piwi属于Argonaute超家族中的一员，仅存在与动物细胞中，并且与生殖细胞的功能密切相关。我们的研究表明：Piwi(Ziwi)在雌性和雄性的性腺中均有较高程度的表达，并且定位在nuage生殖系统特有的结构。在斑马鱼中对Ziwi进行敲除发现，在幼虫发育过程中由于生殖细胞过度凋亡造成生殖细胞数量过少导致生殖发育缺陷。在大鼠中敲除Piwi虽然生殖系统发育完好，但也出现了异常的过度凋亡。在动物中Ziwi通过与长度约29nt的piRNA相互作用，通过对piRNA进行高通量测序发现piRNA在基因组上主要分布在转座子的位置上。进一步对PiRNA的结构研究表明5端具有磷酸化修饰，3端通常被甲基化等修饰。

研究背景：

piRNA全名Piwi-interactingRNA，是一类小型RNA分子，长度大约是29到30个核苷酸。在许多动物(包括无脊椎动物)的生殖腺中都有被发现，并且可以和Piwi蛋白结合形成piRNA复合物(piRNA complexes，piRCs)，与转座子和RNA沉默(RNA silencing)作用有关。与绝大多数动物一样，人类基因组不少都来自于一种自私的DNA链——转座子。这类遗传物质能够在染色体不同位点间跳跃，导致基因失活甚至引发癌症。在生殖细胞系中，转座子的跳跃还可能导致不孕。piRNA发现于2006年，在动物生殖细胞系中它与特定蛋白一同束缚转座子。这种蛋白- RNA的组合形成了一个分子防御系统，科学家们将其比作基因组的免疫系统。与免疫系统相似，piRNA系统能够区分敌我，启动应答，并且去适应新出现的入侵者。这些基因组卫士们还能够记住曾经入侵的转座子。在进化过程中piRNA的复杂性曾经历了爆炸式增长，科学家们认为人体内的piRNA总共可能有数百万种

研究方法：

图1 实验流程

研究成果：

Ziwi免疫组化表明Ziwi主要定位在细胞核中，并且在斑马鱼不同发育时间均有较高程度的表达，在幼虫时期主要在生殖细胞中具有较高的表达量。这提示我们Ziwi参与了斑马鱼的胚胎发育的过程，以及生殖细胞功能的位置。作者进一步敲除Ziwi发现，斑马鱼幼虫时期的生殖系统由于细胞数目明显减少导致生殖系统发育的异常。

图2 Ziwi的细胞定位

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