Piwi (PIWI, от ) — семейство генов, кодирующих регуляторные белки, участвующие в обеспечении неполной дифференцировки стволовых клеток, а также в поддержании постоянных значений темпов деления клеток зародышевой линии (то есть белки Piwi могут экспрессироваться и в обычных соматических клетках). Белки Piwi высококонсервативны и имеются как у растений, так и у животных (от губок до человека).
Функционирование
Piwi-домены — это белковые домены, имеющиеся у белков семейства Piwi, а также большой группы родственных им белков, связывающихся с нуклеиновыми кислотами (главным образом, РНК). Этот домен функционирует в гидролизе одноцепочечных РНК-мишеней, направляемом образованием РНК-дуплекса при участии связанной с белком регуляторной РНК, связывающейся с РНК-мишенью (РНК-интерференция). Такая активность характерна для белков группы Argonaute, поэтому белки Piwi относят к этой группе. Белки Argonaute — наиболее хорошо изученные РНК-связывающие белки, обладающие активностью, схожей с активностью РНКаза H. Их каталитическая активность сопровождается образованием РНК-индуцируемого комплекса выключения гена (RISC). Такой малой регуляторной РНК могут быть, в частности, малые интерферирующие РНК. У закристаллизованных белков Piwi выявлен консервативный сайт связывания с основаниями, расположенными на 5'-конце ассоциированной с белком РНК. В случае белков, ассоциированных с малыми интерферирующими РНК, последнее неспаренное основание РНК, не вступающее во взаимодействие с мишенью, стабилизируется за счёт стэкинг-взаимодействий РНК с остатками тирозина белка.
Некоторые белки Piwi связываются с особыми малыми некодирующими РНК — piРНК, и функционируют в комплексе с ними. Обычно их активность направлена на сайленсинг - подавление экспрессии генов транспозонов в клетках зародышевой линии. У мыши к таким белкам относятся Mili, Miwi и Miwi2, а у человека — HIWI (или PIWIL1), HILI (или PIWIL2), HIWI2 (или PIWIL4) и HIWI3 (или PIWIL3).
Кроме того, в клетках зародышевой линии некоторые белки Piwi функционируют в комплексе с микроРНК, тем самым играя важную роль в раннем развитии и морфогенезе у дрозофилы.
Обнаружено что белки Piwi могут функционировать в качестве регулятора геномной целостности соматических стволовых клеток, необходимой для долгосрочного поддержания и функционирования стволовых клеток. Они препятствуют возрастной активации ретротранспозонов, механизмов повреждения ДНК, потере гетерохроматина и апоптозу стволовых клеток. Поэтому сверхэкспрессия некоторых Piwi предотвращает дисфункцию стволовых клеток, обусловленную возрастомSousa-Victor P. et al., & Jasper H. (2017). Piwi Is Required to Limit Exhaustion of Aging Somatic Stem Cells. Cell Reports, 20(11), 2527–2537 Hyun, S. (2017). Small RNA Pathways That Protect the Somatic Genome. International journal of molecular sciences, 18(5), 912.
Избыточная экспрессия одного из наиболее важных человеческих белков семейства Piwi, HIWI, приводит к развитию опухолей, в частности, семиномы.
Известно, что у планарий белки Piwi участвуют в процессе регенерации утраченных частей тела. Кроме того, у дрозофилы эти белки связываются с политенными хромосомами в клетках слюнных желёз. Более того, мутации Piwi могут обусловливать мозаичность цвета глаз; также отмечена роль белков piwi в функционировании головного ганглия дрозофилы.
Возможно, белки Piwi также играют некоторую роль в развитии раковых заболеваний.
Примечания
Литература ЯКУШЕВ Е.Ю., СОКОЛОВА О.А., ГВОЗДЕВ В.А., КЛЁНОВ М.С. ПОЛИФУНКЦИОНАЛЬНОСТЬ БЕЛКОВ PIWI В ОПРЕДЕЛЕНИИ СУДЬБЫ СТВОЛОВЫХ КЛЕТОК // Биохимия. - 2013. - Т. 78. - № 6. - С. 763-770
Категория:Белки Категория:Экспрессия генов