9月14日，中国科学院分子细胞科学卓越创新中心 （生物化学与细胞生物学研究所）刘默芳研究组和法国蒙彼利埃大学人类遗传学研究所Martine Simonelig教授团队合作，在Nature Reviews Molecular Cell Biology 在线发表了题为“Emerging roles and functional mechanisms of PIWI-interacting RNAs”的长文综述，系统总结了piRNA前体转录、piRNA生成、piRNA通路机制与功能，概述了piRNA调控在果蝇和小鼠生殖细胞发育分化及在生殖障碍、肿瘤和神经退行性疾病等人类疾病中的新功能。
piRNA是一类小分子非编码RNA，因其特异性地与PIWI蛋白结合而被命名为PIWI-interacting RNA，简称piRNA。与其它小分子非编码RNA如miRNA或siRNA相比，piRNA长度更长（23-31 nt），且5′端有1U偏好性、3′末端有2′-O-甲基化修饰。从加工途径来看，miRNA和siRNA分别由RNase III（Dicer）切割发夹形和长双链前体转录本产生；而piRNA由长单链转录本产生，不依赖于Dicer。
PIWI-piRNA复合物在动物生殖细胞中特异性表达，主要发挥沉默转座元件（transposable element，TE）、维持生殖细胞基因组稳定性和完整性的功能。然而刘默芳研究组及领域内其他实验室发现，PIWI-piRNA复合物也调控了生殖细胞中大量蛋白编码基因，丰富了piRNA在动物配子发生中的功能机制，开启了领域研究新方向。自2006年piRNA发现以来，领域内大量研究证明，从节肢动物到哺乳动物，piRNA调控通路对精子发生、卵子发生或二者都至关重要，尽管在不同模式动物的作用会有所不同。此外，刘默芳研究组及领域内其他实验室还发现，PIWI-piRNA调控异常与多种人类疾病密切相关。
刘默芳研究组最新发表在Nature Reviews Molecular Cell Biology的特邀长文综述从piRNA的生物生成、调控机制和生物学功能出发，系统地总结和梳理了piRNA前体的转录、piRNA的加工、piRNA的靶向规则、PIWI-piRNA复合物沉默转座元件和调控编码基因的机制、piRNA调控通路在动物生殖发育和人类疾病中的作用等。此外，本文也展望了未来piRNA领域的研究方向和未解决的科学问题。
分子细胞卓越中心刘默芳研究员和Martine Simonelig教授为该论文通讯作者，国科大杭州高等研究院王鑫副研究员和Martine Simonelig实验室Anne Ramat博士为该论文共同第一作者。该项工作得到了来自科技部、基金委、上海市科委和中科院的经费支持。
文章链接：https://doi.org/10.1038/s41580-022-00528-0
PIWI-piRNA复合物调控果蝇和小鼠生殖细胞蛋白编码基因的分子机制
