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在动物中，piRNA 和 siRNA 等小 RNA 通路对沉默有害遗传元件至关重要。为探究生殖颗粒与核孔复合物（NPC）相互作用的机制及功能，研究人员以秀丽隐杆线虫为模型开展研究。结果发现 NPP-14、NPP-24 和 EPS-1 等是关键调控因子，该研究揭示了相关分子机制，为理解基因调控提供新视角。
在生命的微观世界里，动物细胞时刻面临着有害遗传元件的威胁，就像一座城市可能遭遇外来入侵的敌人。而小 RNA 通路，如 PIWI 相互作用 RNA（piRNA）和小干扰 RNA（siRNA）通路，就像是城市的防御部队，负责沉默这些有害的遗传元件，守护基因组的安全。在秀丽隐杆线虫中，piRNA 通路的组件会在靠近核孔复合物的生殖颗粒内形成亚区室，但这种关联的基础和功能一直是个谜，如同隐藏在迷雾中的宝藏，吸引着科学家们去探索。
为了揭开这个谜团，华中科技大学同济医学院基础医学院生物化学与分子生物学系等研究机构的研究人员踏上了探索之旅。他们深入研究了秀丽隐杆线虫中基因沉默和生殖颗粒 - 核孔复合物相互作用的调控机制。研究发现，核孔蛋白 NPP-14（NUP214）和 NPP-24（NUP88）以及生殖颗粒蛋白 EPS-1 在介导生殖颗粒与核孔复合物的相互作用中起着关键作用。这一研究成果发表在《Nature Communications》上，为我们理解基因调控的奥秘打开了一扇新的窗户。
研究人员在研究过程中运用了多种技术方法。在基因编辑方面，通过 CRISPR/Cas9 介导的基因编辑技术，构建了相关基因的突变体，以此探究基因功能；利用 RNA 干扰（RNAi）技术，敲低特定基因的表达，观察其对表型的影响。在蛋白质研究方面，运用 TurboID - 基于邻近标记技术和质谱分析，鉴定与目标蛋白相互作用的蛋白质。在核酸研究中，进行 RNA 免疫沉淀测序（RIP - seq）和小 RNA 测序，分析小 RNA 的表达和功能；还使用单分子荧光原位杂交（smFISH）技术，观察 RNA 在细胞中的定位 。
在研究结果部分，研究人员发现核孔蛋白 NPP-14 和 NPP-24 对 piRNA 沉默起负调控作用。通过靶向 RNAi 筛选和 CRISPR-Cas9 敲除实验，发现敲低或敲除 npp-14 和 npp-24 基因，会显著增加 piRNA 报告基因的沉默比例，且这种沉默依赖于 piRNA 活性。同时，NPP-14 和 NPP-24 还促进生殖颗粒与 NPC 的相互作用。在 npp-14 或 npp-24 突变体中，生殖颗粒标记物的形态、定位和数量发生改变，如 mRuby::PGL-1 从椭圆形变为圆形，且不再稳定锚定在 NPC 上，出现融合现象 。
此外，生殖颗粒 - NPC 相互作用还影响 NPC 聚类和细胞质核孔蛋白的结合。在 npp-14 或 npp-24 突变体中，NPC 聚类受到影响，表现为 GFP::NPP-9 等核孔蛋白的聚集大小和数量改变，同时 NPP-14 和 NPP-24 相互依赖，对彼此在生殖系中的丰度至关重要 。研究人员还通过 TurboID 技术和候选 RNAi 筛选，鉴定出 EPS-1 是一个 D 颗粒因子，能促进生殖颗粒 - NPC 相互作用，且 EPS-1 的定位和功能与 NPP-14 密切相关 。
进一步研究发现，NPP-14、NPP-24 和 EPS-1 负调控 piRNA 靶向位点下游小 RNA 的产生。通过小 RNA 测序分析，发现这些突变体中 piRNA 总体水平不变，但在特定 piRNA 靶向位点，22G - RNA 的产生增加。同时，NPP-14 和 EPS-1 维持生殖颗粒亚区室的不相溶性。在 npp-14 或 eps-1 突变体中，P、Z、S 和 Mutator 亚区室的标记物出现共定位增加的现象，表明生殖颗粒结构紊乱 。
另外，研究还发现 npp-14 突变体中生殖颗粒增大且无序，富含 pUG RNA 焦点，且人工连接 PZM 亚区室可增强 piRNA 靶向位点的 22G - RNA 产生。最后，npp-14 突变体中 RNAi 沉默和遗传受损，说明 NPP-14 在调节 siRNA 和 piRNA 通路的功效中具有重要作用 。
综合来看，该研究揭示了生殖颗粒与核孔复合物相互作用的关键分子机制。核孔蛋白 NPP-14、NPP-24 和生殖颗粒蛋白 EPS-1 在这一过程中发挥着不可或缺的作用，它们不仅影响生殖颗粒的结构和功能，还对小 RNA 沉默通路的平衡至关重要。这一研究成果为深入理解基因调控提供了新的理论依据，有助于我们进一步探索生命遗传信息传递和调控的奥秘，为后续相关领域的研究开辟了新的方向 。
