转座子(transposons),又称“跳跃基因”,是一类能够在基因组中自行复制并插入到新位置的DNA片段【1】。年轻、活跃的转座子的移动性和复制能力很强,会导致插入基因突变、重排和不稳定性【2】。生殖细胞(如精子和卵子)中需要严格的调控机制来抑制转座子的活动。PIWI-interacting RNA (piRNA) 通路正是其中一种重要机制,它通过引导DNA甲基化来沉默这些转座子,保护基因组完整性【3】。
在小鼠雄性生殖系中,piRNA能够介导MIWI2(PIWIL4)蛋白与年轻转座子转录本结合,启动SPOCD1蛋白介导的DNA甲基化,从而抑制这些转座子的表达和活动【4】。然而,DNA甲基化的精确度必须得到严格控制,避免误作用于正常基因区域而引起基因表达异常。因此,甲基化需要精确定位于转座子序列,但这种精确识别机制背后的分子机制仍不完全清楚。
近日,英国爱丁堡大学Dónal O’Carroll团队在Nature上发表了题为Two-factor authentication underpins the precision of the piRNA pathway的文章,揭示了piRNA通路引导年轻LINE1转座子DNA甲基化的精准控制机制。