获420万科研经费 华裔学者发表文章解析piRNA

　　

生物通报道：来自杜克大学等处的研究人员发现了piRNA与另一作用因子共同调控生殖干细胞自我更新的新机制，这一研究成果公布在《Genetics》杂志上。

领导这一研究的是著名华裔科学家，耶鲁大学干细胞项目主任林海帆教授，其早年毕业于复旦大学，为首届复旦奖学金得主。之后于康奈尔大学攻读博士，期间开辟了一个与导师研究方向截然不同的课题，由此发现第一个启动胚胎细胞分裂的基因。这些研究成果被广泛报道。94年获9所大学聘请任教，受聘于杜克大学。多次回国学术交流，在中国科学院、北京大学、清华大学、复旦大学、厦门大学、上海第二医科大学访问讲学。

林海帆教授近期获得美国国立卫生研究院(NIH)基金先锋奖，拿到了420万美金的科研经费。据悉，今年全美有17人获此荣誉，其中两人来自耶鲁大学。该奖项设立于2004年，获奖者至今不足百人。

人体中可能存在大量不为大家所知的基因，对癌症、帕金森等疾病起着重要作用，林海帆教授目前就从事这一研究。他表示，该项先锋奖的众多候选者都是非常优秀的科学家，能进入最后一轮评选，并脱颖而出，他非常高兴。

自1993年microRNA首度出现在人们的视野后，它便连续几年被国际分子生物学顶级杂志评为“十大科技突破之一”，也成为遗传、发育、癌症、干细胞等多个领域中的研究新热点。

2006年，冷泉港实验室及洛克菲勒大学的研究人员发表在6月4日的《Nature》网络版上提出了piRNAs的概念，他们发现了数千种不同的哺乳动物小分子RNA的一个新成员——piRNAs（Piwi-interacting RNAs），该种小RNA在小鼠精子发育中普遍存在，并起到了重要作用。

紧接着林海帆教授领导的研究小组发现了在精子形成（spermiogenesis）过程中大量表达的非编码小RNA——PIWI-interacting RNAs (piRNAs)，这说明在胞质核蛋白（cytosolic ribonucleoprotein）和多核糖体片段（polysomal fractions）中MIWI与piRNAs，以及mRNA有关联。这些研究成果陆续发表在美国国家科学院院刊PNAS及《Current Biology》上。

细胞间期核中染色质可分为异染色质（heterochromatin）和常染色质（euchromatin）。常染色质是进行活跃转录的部位，呈疏松的环状，电镜下表现为浅染；易被核酸酶在一些敏感的位点（hypersensitive sites）降解。异染色质的特点是：在间期核中处于凝缩状态，无转录活性，也叫非活动染色质(inactive chromatin)；是遗传惰性区；在细胞周期中表现为晚复制、早凝缩，即异固缩现象(heteropycnosis)。

在异染色质中包含了大量富集转座子（transposon）和高度重复的序列，研究发现果蝇异染色质组成和转录沉默与Piwi（P-element induced wimpy testis），以及重复siRNA（repeat-associated small interfering RNAs ，rasiRNAs）相关。但是rasiRNA表达中的Piwi的作用，和异染色质沉默的功能仍然不得而知。

研究人员识别出了果蝇中12,903个Piwi作用RNAs（Piwi-interacting RNAs ，piRNAs），并描述了其特征，认为rasiRNAs属于piRNAs的一个亚集。同时研究人员也发现Piwi能促进染色体3的右臂上次尾端粒（subtelomeric）异染色质（也称为端粒相关序列，TAS，即全称为3R-TAS）上常染色质组蛋白修饰，以及piRNA的转录。

microRNA包括miRNA、SiRNA和PiRNA等等。它们是基因表达、修饰、转录和翻译的调节者。近年来的研究证明，microRNA在干细胞的自我复制、定向分化和组织再生中，都起着十分重要的作用。它是干细胞特性、维持、转化功能的一个关键的调节者，是当前干细胞调节研究的一个重点。

microRNA对干细胞的调节作用还远远不止于此。它还参与细胞周期、细胞重建(Reprograming)、多能干细胞生成、信号传递、特异分化、Riches、修复、再生、变异、代谢等所有过程。microRNA不仅调控胚胎干细胞，还调控造血干细胞、神经干细胞等多种成体干细胞。

（生物通：万纹）

原文摘要：

Genetics. 2010 Jul 20.

A Drosophila Chromatin Factor Interacts With the piRNA Mechanism in Niche Cells to Regulate Germline Stem Cell Self-renewal.

Stem cell research has been focused on niche signaling and epigenetic programming of stem cells. However, epigenetic programming of niche cells remains unexplored. We showed previously that Piwi plays a crucial role in piRNA-mediated epigenetic regulation and functions in the niche cells to maintain germline stem cells (GSCs) in the Drosophila ovary. To investigate the epigenetic programming of niche cells by Piwi, we screened mutations in the Polycomb and trithorax group genes, and an enhancer of Polycomb and trithorax called corto, for their potential genetic interaction with piwi. Corto encodes a chromatin protein. Corto mutations restored GSC division in mutants of piwi and fs(1)Yb (Yb)--a gene that regulates piwi expression in niche cells to maintain GSCs. Consistent with this, corto appears to be expressed in the niche cells and is not required in the germline. Furthermore, in corto-suppressed Yb mutants, the expression of hedgehog (hh) is restored in niche cells, which is likely responsible for corto suppression of the GSC and somatic stem cell defects of Yb mutants. These results reveal a novel epigenetic mechanism involving Corto and Piwi that defines the fate and signaling function of niche cells in maintaining GSCs.