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| Piwiドメイン | |||||||||||
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 Pyrococcus furiosus Argonaute タンパク質の構造。[1] | |||||||||||
| 識別子 | |||||||||||
| シンボル | ピウィ | ||||||||||
| パム | PF02171 | ||||||||||
| インタープロ | 著作権 | ||||||||||
| プロサイト | PS50822 | ||||||||||
| 医療機器 | cd02826 | ||||||||||
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Piwi (またはPIWI )遺伝子は、幹細胞と生殖細胞の分化を担う調節 タンパク質として同定されました。[4] Piwiは、ショウジョウバエのP要素誘導WI mpy testis [a]の略語です。[6] Piwiタンパク質は高度に保存されたRNA結合タンパク質で、植物と動物の両方に存在します。[7] Piwiタンパク質はアルゴノート/Piwiファミリーに属し、核タンパク質として分類されています。ショウジョウバエの研究では、Piwiタンパク質にはPiwiドメインの存在によって付与されるスライサー活性がないことも示されています。[8]さらに、Piwiは、エピジェネティック修飾因子であるヘテロクロマチンタンパク質1およびpiRNA相補配列と関連しています。これらは、エピジェネティック制御におけるPiwiの役割を示しています。 Piwi タンパク質は、多くの Piwi 様タンパク質にスライサー活性が含まれており、これにより Piwi タンパク質が前駆体 piRNA を成熟した piRNA に処理できるようになるため、piRNA の生合成も制御すると考えられています。
タンパク質の構造と機能
いくつかの Piwi およびArgonaute タンパク質(Ago)の構造が解明されています。Piwi タンパク質は 2 つまたは 3 つのドメインを持つ RNA 結合タンパク質です。N 末端のPAZ ドメインはガイド RNA の 3' 末端に結合します。中央のMID ドメインはRNA の 5' リン酸に結合します。C 末端のPIWI ドメインはRNA を切断できるRNase H エンドヌクレアーゼとして機能します。[9] [10] Ago タンパク質の小さな RNA パートナーはマイクロ RNA (miRNA) です。Ago タンパク質は miRNA を使用して転写後に遺伝子をサイレンシングするか、転写および転写後のサイレンシング機構の両方で小さな干渉 RNA (siRNA) を使用します。Piwi タンパク質は miRNA や siRNA (約 20 ヌクレオチド) よりも長い piRNA (28～33 ヌクレオチド) と相互作用するため、その機能は Ago タンパク質の機能とは異なることが示唆されます。[9]
ヒトPiwiタンパク質
現在、ヒトPiwiタンパク質は、PIWI様タンパク質1、PIWI様タンパク質2、PIWI様タンパク質3、PIWI様タンパク質4の4つが知られています。ヒトPiwiタンパク質はすべて、PAZとPiwiという2つのRNA結合ドメインを含んでいます。4つのPIWI様タンパク質は、PAZドメイン内に広い結合部位を持っており、piwi相互作用RNAの3'末端にあるかさばった2'-OCH3に結合することができます。[11]
主要なヒトホモログの一つは、その発現上昇がセミノーマなどの腫瘍の形成に関与していることが示唆されており、ヒウィ（ヒト・ピウィ）と呼ばれている。 [12]
マウスの相同タンパク質はmiwi（ mouse p iwi ）と呼ばれています。[13]
生殖細胞における役割
PIWI タンパク質は、動物や繊毛虫の生殖能力と生殖細胞の発生に重要な役割を果たしています。最近、極性顆粒成分として特定された PIWI タンパク質は、生殖細胞の形成を非常に制御しているようで、PIWI タンパク質がない場合には生殖細胞の形成が大幅に減少します。PIWI、MILI、MIWI、および MIWI2 のマウスホモログでも同様の観察結果が得られました。これらのホモログは精子形成に存在することが知られています。Miwi は精母細胞形成および精子細胞伸長のさまざまな段階で発現し、Miwi2 はセルトリ細胞で発現します。Mili または Miwi-2 のいずれかが欠損したマウスは精子形成幹細胞の停止を経験し、Miwi-2 を欠損したマウスは精原細胞の劣化を経験しました。[14] ヒトおよびマウスの生殖細胞におけるpiwiタンパク質の効果は、Piwiと小さな非コードRNAであるpiwi相互作用RNA（piRNA）がポリソームを共分画することが知られていることから、翻訳制御への関与に由来すると思われます。piwi-piRNA経路はまた、セントロメアでのヘテロクロマチン形成を誘導し、[15]転写に影響を与えます。piwi-piRNA経路はゲノムを保護するようにも思われます。最初にショウジョウバエで観察された変異型piwi-piRNA経路は、卵巣生殖細胞でのdsDNA切断の直接的な増加をもたらしました。トランスポゾンサイレンシングにおけるpiwi-piRNA経路の役割は、生殖細胞でのdsDNA切断の減少に関与している可能性があります。
RNA干渉における役割
piwiドメイン[ 16]は、piwiタンパク質および多数の関連核酸結合タンパク質、特にRNAに結合して切断するタンパク質ドメインです。ドメインの機能は、関連タンパク質のアルゴノートファミリーで特定されている一本鎖RNAの二本鎖RNA誘導加水分解です。 [1]核酸結合タンパク質の中で最もよく研究されているファミリーであるアルゴノートは、RNA誘導サイレンシング複合体（RISC）の触媒機能を実行するRNase H様酵素です。よく知られているRNA干渉の細胞プロセスでは、RISC複合体のアルゴノートタンパク質が、リボヌクレアーゼダイサーによって生成される外因性二本鎖RNAから生成される低分子干渉RNA（siRNA）と内因性非コードRNAから生成されるマイクロRNA（miRNA）の両方に結合して、RNA-RISC複合体を形成できます。この複合体は相補的な塩基対を形成するメッセンジャーRNAに結合して切断し、それを破壊してタンパク質への翻訳を阻害する。結晶化したpiwiドメインには、結合したRNAの5'末端に対する保存された塩基結合部位がある。siRNA鎖に結合するアルゴノートタンパク質の場合、siRNAの最後の不対ヌクレオチド塩基も、塩基と隣接するチロシン残基との間の塩基スタッキング相互作用によって安定化される。[17]
最近の証拠は、piwiタンパク質が生殖細胞系列の決定において機能的役割を果たすのは、miRNAと相互作用する能力によるものであることを示唆している。miRNA経路の構成要素は極質に存在し、ショウジョウバエ胚の初期発生と形態形成に重要な役割を果たしているようで、ショウジョウバエ 胚における生殖細胞系列の維持が広く研究されている。[18]
piRNAとトランスポゾンサイレンシング
哺乳類細胞では、 Piwi相互作用RNA（piRNA）として知られる、平均より長いmiRNAの新しいクラスが定義されており、約21ヌクレオチドのより一般的なmiRNAまたはsiRNAと比較して、約26〜31ヌクレオチドの長さです。これらのpiRNAは、主に哺乳類の精巣の精子形成細胞で発現しています。[19]しかし、研究では、piRNAの発現は、無脊椎動物の卵巣体細胞とニューロン細胞、および他の多くの哺乳類体細胞で見られることが報告されています。piRNAは、マウス、ラット、およびヒトのゲノムで特定されており、通常、レトロトランスポゾンなどのゲノムの反復領域またはヘテロクロマチンに通常編成される領域に由来する可能性のある、異常な「クラスター化された」ゲノム構成をしています[20] 。これらの領域は、通常、二本鎖RNAのアンチセンス鎖からのみ派生します。[21] piRNAはリピート関連低分子干渉RNA（rasiRNA）として分類されている。 [22]
piRNAとPiwiタンパク質の生合成はまだ十分に解明されていないが、レトロトランスポゾンなどの利己的な遺伝要素の発現を抑制し、そのような配列の遺伝子産物が生殖細胞の形成を妨げるのを防ぐ内因性システムを形成すると考えられている。[21] [23]
脚注
- ^ Wimpyという単語自体は、目の色（W hite color of eyes）とインポテンシー（Impotency）[または重度の不妊症]に由来しています。Yは、より発音しやすく一貫性のある単語を形成するために接尾辞として追加されました。[5]
参考文献
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