piRNA 3'末端加尾修饰在哺乳动物精子发生中的功能机制研究
批准号:
32101037
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
王鑫
依托单位:
学科分类:
核酸生物化学
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
王鑫
中文摘要
piRNA是动物生殖细胞特异表达的小分子非编码RNA,通过与PIWI蛋白结合,形成PIWI/piRNA复合物,发挥沉默转座子、调控编码基因等功能,为生殖细胞发育所必需。RNA 3'末端非模板加尾是常见的RNA修饰,广泛参与RNA的加工成熟、功能调控及降解代谢,但目前还不清楚piRNA是否存在非模板加尾现象。我们的前期研究结果发现,小鼠PIWI(MIWI)结合piRNA中,有约16%存在3'末端加尾修饰,且绝大多数为单个加U尾;初步实验结果表明,TUT4/7可能参与了piRNA 3'末端加U尾修饰。本项目将在前期研究基础上,系统鉴定小鼠雄性生殖细胞中piRNA 3'末端加尾修饰的特性,深入研究piRNA 3'末端加尾修饰的生成机制及其在精子发生中的生物学功能,并探索其异常调控与男性不育症的相关性。项目研究结果将揭示piRNA加尾的功能机制,可为相关男性不育症的诊治提供理论基础和方法策略。
英文摘要
PIWI-interacting RNAs (piRNAs) are an animal germline-specific class of small non-coding RNAs. They associate with PIWI proteins to form PIWI/piRNA complexes, which silence transposable elements and regulate gene expression in germ cells, playing essential roles for germline development and gametogenesis. RNA tailing, i.e. addition of non-templated nucleotides to the 3'end of RNA, is one of the most frequent type of RNA modifications, which is widely involved in regulation of RNA metabolisms, including the processing and maturation, function, and degradation. However, it remains unclear whether non-templated tailing occurs in piRNAs. Our preliminary results showed that ~16% of mouse PIWI (MIWI)-interacting piRNAs possessed 3'tailing, among which most tailings are the mono (U) tailing. We further found that TUT4/7 are likely responsible for the mono(U) tailing of piRNAs. In this research plan, we will systematically identify the characteristics of 3'tailed-piRNAs, investigate the molecular mechanisms underlying piRNA 3'tailing and physiological function of mouse 3'tailed-piRNAs during spermatogenesis, and explore the clinical relevance of dysregulation of piRNA 3'tailing in human male infertility. The obtained results will uncover the role and mechanism of piRNA 3'tailing and may provide new targets and strategies for the diagnosis and therapeutics of human male infertility.
piRNA是2006年在动物生殖细胞中发现的一类小分子非编码RNA,通过与PIWI蛋白结合形成PIWI/piRNA复合物,发挥转座沉默、调控编码基因等功能,对生殖细胞发育至关重要。RNA 3′端非模板加尾是常见的RNA转录后修饰,广泛参与RNA的加工成熟、功能调控及降解代谢等。在本研究之前,尚不清楚piRNA是否能够作为非模板加尾的底物?以及小鼠睾丸生殖细胞piRNA加工成熟过程中是否需要及如何进行3′端加尾修饰?本研究针对这些问题,首先鉴定了小鼠睾丸内是否存在3′端加尾的piRNA(3′ tailed-piRNAs),并进一步研究其形成机制与生物学功能。通过优化piRNA生物信息学分析方法,研究人员发现在MIWI结合的piRNA中,约20%的piRNA发生了3′端加尾,且绝大部分为单尿苷酸化(mono-U)修饰;接着,研究人员证明末端核酸转移酶TUT4/7参与了piRNA 3′端尿苷化修饰;最后,研究人员发现piRNA 3′端尿苷化修饰通过提高PIWI/piRNA复合物的稳定性,从而精细化PIWI/piRNA复合物对靶mRNA的转录后调控功能。综上,本研究发现piRNA加工成熟过程中发生3′端加尾,并揭示了这群3′ tailed-piRNAs在精子发生中的功能,可为piRNA生成加工和功能相关方面的研究提供理论基础和方法策略。
piRNA 3′末端加尾修饰的功能机制研究
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批准号:21ZR1470500
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项目类别:省市级项目
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资助金额:0.0万元
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批准年份:2021
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负责人:王鑫
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依托单位:
国内基金
海外基金