Blue Pippin用于 piRNA調(diào)節(jié)體細(xì)胞促衰老信號研究

背景：

長壽具備可塑性，且受外部因素（例如飲食）和內(nèi)部因素（例如生殖需求）共同影響。生殖細(xì)胞和體細(xì)胞之間的信號傳遞可以使個體對生理和環(huán)境挑戰(zhàn)做出協(xié)調(diào)反應(yīng)。生殖系統(tǒng)是通過抗衰老與促衰老信號相互競爭來實現(xiàn)體細(xì)胞衰老調(diào)節(jié)。去除生殖細(xì)胞系（germline removal）會通過包括胰島素和帕霉素信號通路在內(nèi)的保守途徑延長體細(xì)胞壽命，而生殖細(xì)胞系過度活躍（germline hyperactivity）則通過未知機(jī)制來縮短壽命。

piRNA（PIWI-interacting RNA），是一種長25～33nt的非編碼RNA，通過與PIWI蛋白相互作用而發(fā)揮作用。piRNA主要在生殖系統(tǒng)中表達(dá)，與基因組穩(wěn)定性保持、表觀遺傳學(xué)調(diào)節(jié)、生殖干細(xì)胞分化、胚胎發(fā)育和多種疾病的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)。

2023年1月，新奧爾良大學(xué) Shi Cheng 和普林斯頓大學(xué) Coleen Murphy 在 Nature 子刊 Nature Aging 上發(fā)表了題為：piRNAs regulate a Hedgehog germline-to-soma pro-aging signal 的研究論文。 

 

作者在秀麗隱桿線蟲中發(fā)現(xiàn)了一個piRNA-Hedgehog信號通路，交配誘導(dǎo)的生殖細(xì)胞過度活躍會下調(diào)piRNA，使某些Hedgehog配體脫靶，從而加速解除對Hedgehog相關(guān)基因的抑制，如編碼基因wrt-1和wrt-10。 Hedgehog將生殖細(xì)胞系狀態(tài)傳遞給體細(xì)胞，導(dǎo)致交配誘導(dǎo)的體細(xì)胞萎縮和死亡。其中，作者對已交配或未交配的雌雄同體秀麗隱桿線蟲的生殖細(xì)胞系進(jìn)行了mRNA和小RNA測序，以確定在已交配的雌雄同體中差異表達(dá)的基因和非編碼RNA，發(fā)掘衰老機(jī)制。

 

研究表明Hedgehog信號通路由piRNA調(diào)控，以編碼先前未知的生殖細(xì)胞促衰老信號。交配誘導(dǎo)生殖細(xì)胞piRNA下調(diào)以及隨后Hedgehog通路向體細(xì)胞發(fā)出的信號使機(jī)體能夠根據(jù)生殖細(xì)胞需求調(diào)整體細(xì)胞資源分配，優(yōu)化繁殖時機(jī)和存活率。

Shi, Cheng, and Coleen T. Murphy. "piRNAs regulate a Hedgehog germline-to-soma pro-aging signal." Nature Aging 3.1 (2023): 47-63. 

作者利用序列同源性通過生物信息學(xué)識別了一組可能的分泌蛋白，這些蛋白在交配的雌雄同體的生殖細(xì)胞系中被錯誤調(diào)節(jié)。通過對其中13個分子的靶向篩選，作者確定了兩種Hedgehog樣配體——WRT-1和WRT-10，這兩種配體足以導(dǎo)致生殖細(xì)胞系收縮，并且是交配對壽命的有害影響所必需的。特別是，敲低wrt-1基因，能夠消除50%的交配對壽命縮短的影響。

 

文中small RNA測序部分使用Pippin系列全自動核酸電泳片段回收系統(tǒng)進(jìn)行small RNA精準(zhǔn)回收，干凈去除引物二聚體，揭示了piRNA-Hedgehog信號通路的非常規(guī)作用，以及Hedgehog信號在調(diào)節(jié)壽命和體細(xì)胞維持中的新作用。

 

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