Coupled protein synthesis and ribosome-guided piRNA processing on mRNAs.
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DOI：
10.1038/s41467-021-26233-8
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发表时间：
2021-10-13
影响因子：
16.6
通讯作者：
Li XZ
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Sun YH;Wang RH;Du K;Zhu J;Zheng J;Xie LH;Pereira AA;Zhang C;Ricci EP;Li XZ
PIWI相互作用的小RNA（piRNA）保护生殖系基因组，并且对生育力至关重要。piRNA来源于转座因子（TE）RNA、长非编码RNA或蛋白质编码信使基因的3 ′非翻译区（3 ′ UTR），最后一种是三种皮尔纳中特征最少的。在这里，我们证明了3 ′ UTR piRNA的前体是全长mRNA，并且终止后80 S核糖体指导小鼠和鸡中3 ′ UTR上的皮尔纳产生。在粗线期，当其他共翻译RNA监视途径被隔离时，皮尔纳生物发生在先驱轮翻译后立即降解mRNA，并微调mRNA的蛋白质生产。尽管3 ′ UTR皮尔纳前体mRNA在小鼠和鸡中编码不同的蛋白质，但它们都含有嵌入的TE并产生切割TE的piRNA。总而言之，我们发现了皮尔纳途径在微调蛋白质产生中的功能，并揭示了一种保守的皮尔纳生物合成机制，该机制可识别出转录RNA。核糖体可以在短开放阅读框翻译后介导来自长非编码RNA的皮尔纳生物合成。在这里，作者表明，80 S核糖体还在长开放阅读框翻译后指导从蛋白编码基因的3' UTR产生皮尔纳，表明无论其前体ORF长度如何，都存在一般的皮尔纳生物发生机制。
PIWI-interacting small RNAs (piRNAs) protect the germline genome and are essential for fertility. piRNAs originate from transposable element (TE) RNAs, long non-coding RNAs, or 3´ untranslated regions (3´UTRs) of protein-coding messenger genes, with the last being the least characterized of the three piRNA classes. Here, we demonstrate that the precursors of 3´UTR piRNAs are full-length mRNAs and that post-termination 80S ribosomes guide piRNA production on 3´UTRs in mice and chickens. At the pachytene stage, when other co-translational RNA surveillance pathways are sequestered, piRNA biogenesis degrades mRNAs right after pioneer rounds of translation and fine-tunes protein production from mRNAs. Although 3´UTR piRNA precursor mRNAs code for distinct proteins in mice and chickens, they all harbor embedded TEs and produce piRNAs that cleave TEs. Altogether, we discover a function of the piRNA pathway in fine-tuning protein production and reveal a conserved piRNA biogenesis mechanism that recognizes translating RNAs in amniotes. Ribosome can mediate piRNA biogenesis from long non-coding RNAs following translation of the short open reading frames. Here the authors show that 80S ribosome also guides piRNA production from 3’ UTR of protein-coding genes after translation of long open reading frames, indicating a general piRNA biogenesis mechanism regardless of their precursor ORF length.
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