来自奥地利科学院分子生物技术研究所(IMBA)的研究人员，揭示出了细胞利用来生成一类生殖细胞特异性的小分子调控RNAs——piRNAs的分子机制。他们的研究结果发表在5月15日的《科学》(Science)杂志上。
领导这一研究的是IMBA的分子生物学家Julius Brennecke，这位学者师出名门(师从Gregory J. Hannon )，在RNAs研究道路上一路领先，曾发现多种新型小RNA分子，开拓了小RNA研究领域，并指出小RNA分子的类型比我们最初猜想的更多。同时，人们已知的每一类小RNA起作用的方式也比此前认为的要更多。
Brennecke实验室长期从事piRNA信号通路研究。在动物的生殖细胞中，诸如转座子这样的基因组寄生物会对进化适应性(evolutionary fitness)造成严重的威胁。由于它们能够跳跃于基因组中，往往会造成危险的突变。为了保护基因组的完整性，动物进化出了基于小分子RNA的复杂沉默机制，即所谓的piRNA信号通路来沉默这些有害的转座子。尽管这一piRNA信号通路保守地存在于从海绵到人类的生物之中;当前对于它的潜在分子机制却仍知之甚少(延伸阅读：中科院Cell Res新文章聚焦piRNA )。
由Brennecke实验室博士后Fabio Mohn领导的一项近期研究，鉴别出了piRNA前体(precursor)转录的一个主要调控因子：Rhino-Deadlock-Cutoff蛋白质复合物。在从事这一研究项目的过程中，Fabio获得了一个独特的观察发现：当细胞耗尽Rhino时，转座子衍生的piRNAs瓦解，衍生自细胞mRNAs的piRNAs增多。
论文的共同第一作者、博士生Dominik Handler决定进一步调查这些mRNA衍生的piRNAs，并展开了首个全基因组分析。由此，他认识到绘制出这些RNAs在基因组中独特位点上的定位，有可能可以检测出一些有趣的模式。Dominik、Fabio和Julius着手系统地揭示了在果蝇卵巢中piRNAs的生成机制。
Dominik Handler说：“这非常有趣，我们每个人负责分析一个不同的数据集，但我们几乎每天最终都会围坐在一起，讨论并比较彼此的结果。“
在从事这一项目的过程中，Fabio和Dominik测序了近10亿的小分子RNA。像很多其他的学生和博士后一样，他们很快面对着一个挑战：需要学习编程才能分析他们的数据。由此这一项目成为了Dominik学习编程和生物信息学技术的一个引动力。
Dominik Handler说：“我在大学学习过一门课程，而在从事这一研究项目过程中我基本上学会了生物信息学。学习的方法就是动手去做!一开始你可以从更有经验的同事那里寻求一些脚本，随后你可以自己尝试去做!”
在这篇Science文章中，他们报告称构想出了piRNA生物合成的一种模式：piRNA引导的RNA断裂迫使生成了一个乒乓(ping-pong)伴侣piRNA，并且也触动了剩余的靶RNA上3'定向和分阶段的piRNA生物合成。piRNA生物合成逐步实施是由于锚定在线粒体外膜中的一种核酸内切酶Zucchini作用的结果。这篇论文还整合了以往该领域无法解释的一些观察发现，证实了在小鼠精子发生过程中出现了一个非常相似的生物合成过程。
原文标题：piRNA-guided slicing specifies transcripts for Zucchini-dependent, phased piRNA biogenesis
原文摘要：In animal gonads, PIWI-clade Argonaute proteins repress transposons sequence-specifically via bound Piwi-interacting RNAs (piRNAs). These are processed from single-stranded precursor RNAs by largely unknown mechanisms. Here we show that primary piRNA biogenesis is a 3′-directed and phased process that, in theDrosophila germ line, is initiated by secondary piRNA-guided transcript cleavage. Phasing results from consecutive endonucleolytic cleavages catalyzed by Zucchini, implying coupled formation of 3′ and 5′ ends of flanking piRNAs. Unexpectedly, Zucchini also participates in 3′ end formation of secondary piRNAs. Its function can, however, be bypassed by downstream piRNA-guided precursor cleavages coupled to exonucleolytic trimming. Our data uncover an evolutionarily conserved piRNA biogenesis mechanism in which Zucchini plays a central role in defining piRNA 5′ and 3′ ends.
