雄性生殖细胞如何避免基因组不稳定

大阪大学的一组研究人员报告了GTSF1在雄性生殖细胞中的功能。该研究可在EMBO报告中阅读，表明GTSF1是通过调节piRNA介导的靶RNA切割而成为继发性piRNA生物发生的必需因子。该发现为雄性生殖细胞如何避免其他类型细胞中常见的基因组不稳定性提供了重要见解。

因为基因组编码整个身体，人们可以自然地假设应该避免突变并且始终保持基因组中的DNA保真度。反转录转座子的发现打乱了这种期望。这些元件是DNA序列，可以将自身复制并粘贴到另一个基因组位点。进化选择基因组包括反转录转座子，而不是不受欢迎。

产生精子和卵子的生殖细胞具有保护基因组免受反转录转座子威胁的特殊机制。虽然不稳定的基因组可能有利于进化，但它不是在产生后代时。实际上，生殖细胞已经进化成产生一种独特类型的RNA，即抑制反转录转座子的piRNA。

逆转录转座子受到主要piRNA生物发生途径，次级piRNA生物发生途径(也称为乒乓周期)和piRNA途径中的表观遗传转录沉默的抑制。主要的piRNA生物发生途径被认为不依赖于基于piRNA序列的指导，而后两种机制依赖于此。

“在乒乓周期中，感知piRNA处理目标反义RNA以产生反义piRNA，反义piRNA处理目标有义RNA以产生与原始感知piRNA具有相同序列的有义piRNA。乒乓周期处理反转录转座子RNA，而表观遗传转录沉默机制针对新生的反转录转座子RNA，导致反转录转座子DNA中的抑制标记，“大阪大学教授Jun-ichi Miyazaki解释说，他是哺乳动物繁殖方面的专家，负责新研究。

MILI和MIWI2是两种核心蛋白，通过与piRNA结合来沉默反转录转座子。该研究表明，生育所必需的蛋白质GTSF1与这些蛋白质复合物MILI-piRNA和MIWI2-piRNA结合，使它们发挥作用。小鼠GTSF1已被实验室研究，但它如何发挥这些分子效应仍然未知。

“我们已经确定小鼠GTSF1优先在雄性生殖细胞中表达。我们还发现它的损失会上调逆转录转座子的表达。我们不知道的是机制，”Miyazaki实验室的合作者Takuji Yoshimura博士说。研究重点是GTSF1。

小鼠生殖细胞中缺乏GTSF1使MILI-piRNA复合物切割已知的靶RNA无效，这是乒乓周期中的关键步骤。另一方面，飞行piRNA途径的科学家发现GTSF1的缺失特异性地破坏了piRNA途径中涉及转录沉默的步骤。“小鼠GTSF1可能参与piRNA通路中乒乓周期和转录沉默的指导机制，”Yoshimura博士说。

“piRNA途径是一种强大的适应性细胞内免疫功能，用于保护基因组。阐明其分子机制可以基本了解基因组完整性如何在包括人类在内的生物体中得到维持，”Miyazaki教授说。

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