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リボソームは、長い遺伝子間piRNA前駆体上でのパチテンpiRNA形成を誘導する
Ribosomes guide pachytene piRNA formation on long intergenic piRNA precursors.
PMID: 32015435 DOI: 10.1038/s41556-019-0457-4.
抄録
PIWI-interacting RNAs (piRNAs)は、受胎に必須のノンコーディングRNAの一種である。マウスの成体精巣では、ほとんどのpiRNAは、アノテーションされたオープンリーディングフレーム（ORF）を欠いた長い一本鎖RNAに由来する。しかし、piRNA前駆体の切断時にpiRNAの配列がどのように定義されるのか、そのメカニズムは未だ解明されていない。ここでは、80SリボソームがpiRNA前駆体の5'-近位短ORF（uORF）を翻訳していることを示す。MOV10L1/アーミテージRNAヘリカーゼは、その後、uORF下流領域（UDRs）へのリボソームのトランスロケーションを促進する。リボソームに結合したＵＤＲは、処理されたリボソーム保護領域がπＲＮＡ処理機械によって標的化され、πＲＮＡになる。リボソームとpiRNA前駆体の間の二重の相互作用モードが、uORFとUDRでの異なるpiRNA生合成要件の根底にある。また、リボソームがpiRNAの処理を媒介していることから、このメカニズムは羊膜動物においても進化的に保存されていることが示唆された。この結果は、リボソームがRNAのノンコーディング領域で機能していることを明らかにし、piRNAがどのように定義されているかのメカニズムを明らかにした。
PIWI-interacting RNAs (piRNAs) are a class of small non-coding RNAs essential for fertility. In adult mouse testes, most piRNAs are derived from long single-stranded RNAs lacking annotated open reading frames (ORFs). The mechanisms underlying how piRNA sequences are defined during the cleavages of piRNA precursors remain elusive. Here, we show that 80S ribosomes translate the 5'-proximal short ORFs (uORFs) of piRNA precursors. The MOV10L1/Armitage RNA helicase then facilitates the translocation of ribosomes into the uORF downstream regions (UDRs). The ribosome-bound UDRs are targeted by piRNA processing machinery, with the processed ribosome-protected regions becoming piRNAs. The dual modes of interaction between ribosomes and piRNA precursors underlie the distinct piRNA biogenesis requirements at uORFs and UDRs. Ribosomes also mediate piRNA processing in roosters and green lizards, implying that this mechanism is evolutionarily conserved in amniotes. Our results uncover a function for ribosomes on non-coding regions of RNAs and reveal the mechanisms underlying how piRNAs are defined.