午夜影院在线国产,一区二区三区免费影院,黑人与av一区二区三区,国产精品亚洲观看,我和老师在线观看

piRNA （ PIWI-interacting RNA ）是一類在動物的生殖腺中廣泛存在的非編碼小 RNA 。 piRNA 可以結(jié)合 PIWI 蛋白，通過堿基互補配對的方式，靶標(biāo)到特定的 RNA 上，來實現(xiàn)轉(zhuǎn)錄及轉(zhuǎn)錄后水平的沉默，在轉(zhuǎn)座子沉默、生殖發(fā)育、基因表達(dá)調(diào)控和性別決定等過程中發(fā)揮重要作用。 piRNA 基因通常成簇分布于異染色質(zhì)區(qū)域，但其在異染色質(zhì)環(huán)境中維持高效轉(zhuǎn)錄的機制仍不清楚。

中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)光壽紅團(tuán)隊前期研究已揭示 USTC 復(fù)合物、 H3K27me3 閱讀蛋白 UAD-2 和 PICS 復(fù)合物參與 piRNA 的轉(zhuǎn)錄加工過程（ Genes & Dev, 2019; Cell Rep , 2019 ; PNAS, 2021 ; Nat Commun , 202 1, 2023 ）。近日，該團(tuán)隊在Nature Structural & Molecular Biology發(fā)表題為piRNA gene density and SUMOylation organize piRNA transcriptional condensate formation的研究論文，首次揭示了piRNA基因密度與SUMO化協(xié)同調(diào)控piRNA轉(zhuǎn)錄凝聚體形成的分子機制（圖 1 ）。

在哺乳動物、果蠅和線蟲等物種的基因組中，存在數(shù)萬個 piRNA 基因，這些基因通常以成百上千的規(guī)模成簇分布，形成高度密集的 piRNA 基因簇。在秀麗隱桿線蟲中，約 92% 的 piRNA 基因聚集于 IV 號染色體的兩個富含異染色質(zhì) 修飾的 piRNA 基因簇中（ Cluster I 和 Cluster II ）。研究團(tuán)隊通過 piRNA 的高通量測序發(fā)現(xiàn) piRNA 基因的表達(dá)水平與 piRNA 基因在基因組上的密度呈正相關(guān)；隨后研究團(tuán)隊通過染色體編輯技術(shù)，發(fā)現(xiàn) 人工提高 piRNA 基因密度可顯著增強其表達(dá)：將低密度 Cluster I 片段倒置至高密度 Cluster II 附近后， Cluster I 的 piRNA 表達(dá)量提升 2-3 倍；而將高密度 piRNA 基因片段轉(zhuǎn)位至其他染色體則導(dǎo)致表達(dá)沉默。同時跨物種分析顯示，線蟲近緣種 C. briggsae 的 piRNA 基因同樣呈現(xiàn)“高密度 - 高表達(dá)”相關(guān)性； 2019 年 Kevin D. Corbett 課題組在 Nature Structural & Molecular Biology 上的報道發(fā)現(xiàn) 在小鼠精子細(xì)胞中，多個 piRNA 基因簇可以通過遠(yuǎn)程相互作用形成轉(zhuǎn)錄 hub 的特定區(qū)室，可能對小鼠精子的 piRNA 的高效轉(zhuǎn)錄發(fā)揮重要作用。這些研究結(jié)果提示 piRNA 基因的空間聚集可能是 piRNA 高效轉(zhuǎn)錄的一個保守策略。

USTC 復(fù)合物和 H3K27me3 閱讀蛋白 UAD-2 可以結(jié)合在 piRNA 基因簇上，在減數(shù) 分裂期的生殖細(xì)胞中形成約 1 微米大小的轉(zhuǎn)錄凝聚體。研究團(tuán)隊通過活體熒光漂白恢復(fù)（ FRAP ）技術(shù)、活體 1-6 己二醇處理實驗和體外生化相分離實驗發(fā)現(xiàn) ， UAD-2 可以通過其內(nèi)部無序區(qū)和 Chromo 結(jié)構(gòu)域在 piRNA 基因簇上形成類似液滴狀凝聚體，而 USTC 組分則形成近似固相凝聚體。研究團(tuán)隊通過對線蟲進(jìn)行 EMS 化學(xué)誘變篩選 UAD-2 亞細(xì)胞定位發(fā)生改變的突變體，鑒定出 SUMO E3 連接酶 GEI-17 和 SUMO 水解酶 TOFU-3 分別作為抑制和促進(jìn) piRNA 轉(zhuǎn)錄凝聚體形成的關(guān)鍵因子，顯示 SUMOylation 通路可能是 piRNA 轉(zhuǎn)錄的動態(tài)調(diào)控和環(huán)境適應(yīng)性調(diào)控的核心機制之一。

因此，高密度聚集的 piRNA 基因通過 UAD-2 相分離形成轉(zhuǎn)錄凝聚體，招募 USTC 復(fù)合物和 RNA 聚合酶Ⅱ啟動異染色質(zhì)區(qū)域 piRNA 基因的轉(zhuǎn)錄； SUMO 化通過調(diào)控凝聚體動態(tài)平衡，實現(xiàn) piRNA 表達(dá)的時空精確性和環(huán)境適應(yīng)性（圖 2 ）。這一機制不僅解釋了異染色質(zhì)區(qū)域 piRNA 高效轉(zhuǎn)錄的悖論，也為理解相分離與表觀修飾的交叉調(diào)控提供了新視角。該研究揭示了piRNA基因密度與SUMO化修飾協(xié)同調(diào)控轉(zhuǎn)錄凝聚體的分子框架，為治療piRNA通路的生殖相關(guān)疾病提供了理論基礎(chǔ)。

中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)副研究員 / 安徽醫(yī)科大學(xué)教授朱成明、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 生命科學(xué)與醫(yī)學(xué)部博士研究生司曉悅為共同第一作者。中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 生命科學(xué)與醫(yī)學(xué)部光壽紅教授、黃新亞博士、項晟祺教授和安徽醫(yī)科大學(xué)馮雪竹教授為共同通訊作者。本研究還得到了中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)阮科教授、周穎教授、單革教授和中國科大生命科學(xué)實驗中心劉振邦博士的大力支持和幫助。

https://www.nature.com/articles/s41594-025-01533-5

制版人：十一

參考文獻(xiàn)

1. Weng, C. et al. The USTC co-opts an ancient machinery to drive piRNA transcription in C. elegans.Genes Dev33, 90-102 (2019).

2. Huang, X. et al. A chromodomain protein mediates heterochromatin-directed piRNA expression.Proc NatlAcadSci U S A118(2021).

3. Hou, X. et al. Systematic characterization of chromodomain proteins reveals an H3K9me1/2 reader regulating aging in C. elegans.Nat Commun14, 1254 (2023).

4. Patel, L. et al. Dynamic reorganization of the genome shapes the recombination landscape in meiotic prophase.Nat Struct Mol Biol26, 164-174 (2019).

學(xué)術(shù)合作組織

（*排名不分先后）