引言
转座子(transposons),又称“跳跃基因”,是一类能够在基因组中自行复制并插入到新位置的DNA片段【1】。年轻、活跃的转座子的移动性和复制能力很强,会导致插入基因突变、重排和不稳定性【2】。生殖细胞(如精子和卵子)中需要严格的调控机制来抑制转座子的活动。PIWI-interacting RNA (piRNA) 通路正是其中一种重要机制,它通过引导DNA甲基化来沉默这些转座子,保护基因组完整性【3】。
在小鼠雄性生殖系中,piRNA能够介导MIWI2(PIWIL4)蛋白与年轻转座子转录本结合,启动SPOCD1蛋白介导的DNA甲基化,从而抑制这些转座子的表达和活动【4】。然而,DNA甲基化的精确度必须得到严格控制,避免误作用于正常基因区域而引起基因表达异常。因此,甲基化需要精确定位于转座子序列,但这种精确识别机制背后的分子机制仍不完全清楚。
近日,英国爱丁堡大学Dónal O’Carroll团队在Nature上发表了题为Two-factor authentication underpins the precision of the piRNA pathway的文章,揭示了piRNA通路引导年轻LINE1转座子DNA甲基化的精准控制机制。

参考文献
1. Kazazian, H. H. (2004). Mobile elements: Drivers of genome evolution. Science, 303(5664), 1626-1632.2. Aravin, A. A., Sachidanandam, R., Girard, A., Fejes-Toth, K. & Hannon, G. J. Developmentally regulated piRNA clusters implicate MILI in transposon control. Science 16, 744–747 (2007).3. Ozata, D. M., Gainetdinov, I., Zoch, A., O’Carroll, D. & Zamore, P. D. PIWI-interacting RNAs:small RNAs with big functions. Nat. Rev. Genet. 20, 89–108 (2019).4. Schöpp, T. et al. TEX15 is an essential executor of MIWI2-directed transposon DNA methylation and silencing. Nat. Commun. 11, 3739 (2020).5. De Fazio, S. et al. The endonuclease activity of Mili fuels piRNA amplification that silencesLINE1 elements. Nature 480, 259–263 (2011).6. Du, Y. et al. Structural mechanism of bivalent histone H3K4me3K9me3 recognition by the Spindlin1/C11orf84 complex in rRNA transcription activation. Nat. Commun. 12, 949 (2021).7. Zoch, A. et al. SPOCD1 is an essential executor of piRNA-directed de novo DNA methylation.Nature 584, 635–639 (2020).https://www.nature.com/articles/s41586-024-07963-3责编|探索君
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文章来源|“BioArt”
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