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《自然-通讯》（Nature Communications）在线揭晓了中国科学院分子细胞科学卓越立异中心吴立刚研究组与南京医科大学李建民研究组相助完成的最新研究效果（The non-redundant functions of PIWI family proteins in gametogenesis in golden hamsters）。该研究以金黄地鼠（Mesocricetus auratus，golden hamster）为动物模子，周全展现了PIWI家族成员及其团结的piRNA在配子爆发和早期胚胎爆发中非冗余的调控功效，为研究哺乳动物piRNA功效涤讪了主要基础。

piRNA（PIWI-interacting RNA）是一类生殖细胞特异表达的非编码小RNA，与PIWI卵白形效果应复合体，加入转座子默然和基因表达调控，在配子爆发和受精卵发育历程中施展普遍而主要的功效。以往对哺乳动物PIWI/piRNA的功效熟悉主要基于小鼠模子。然而，研究组的前期研究批注小鼠卵细胞中非编码小RNA的组成在哺乳动物中不具有普遍代表性，并首次在人和食蟹猴卵细胞中发明新的piRNA家族成员os-piRNA。近期，包括该研究组在内的三项自力研究批注，piRNA通路主要作用卵白PIWIL1和MOV10L1（RNA解旋酶）的缺失均可导致金黄地鼠牝牡不育，与小鼠中表型保存显着差别。上述研究证实晰小鼠不是研究哺乳动物雌性生殖细胞发育中piRNA功效的最佳动物模子，以往通过小鼠建设的哺乳动物piRNA经典结论需要在越发具有代表性的金黄地鼠中重新研究或加以确认。

针对上述科学问题，科研职员划分制备和获得了四种PIWI卵白的特异性抗体，团结超区分共聚焦显微手艺，周全剖析了四种PIWI亚家族卵白在金黄地鼠精子爆发、卵子爆发和早期胚胎发育中的时空表达特征，并团结高通量测序手艺详尽地描绘了差别发育时期中PIWI卵白所团结的piRNA表达谱。进一步，研究使用CRISPR手艺划分构建了四种PIWI缺失的金黄地鼠突变系，探讨了差别PIWI卵白突变所引发的生殖缺陷表型。效果批注，PIWIL1同时在雌性和雄性生殖细胞及早期胚胎中高表达，主要团结29-30 nt piRNA，突变后导致牝牡均不可育：突变的生细腻胞在进入双线期前爆发大宗殒命，部分可进入双线期的生细腻胞随后发育障碍，而突变的卵母细胞可正常发育，但受精后胚胎发育障碍于2细胞时期。PIWIL2和PIWIL4主要在生细腻胞中表达，但两者表达保存显着的时期特异性，且划分团结27 nt或28 nt piRNA。PIWIL2或PIWIL4突变后生精历程严重受阻，大宗精原细胞凋亡，造成雄性不育。PIWIL3高表达于卵母细胞和早期胚胎中，团结19 nt的os-piRNA，突变后卵母细胞发育正常，但受精后的胚胎发育缓慢，且大部分在发育历程中障碍或凋亡，最终导致生育能力显著下降。

研究发明，PIWI卵白功效保存明确的分工但又细密联系。在卵母细胞发育中，PIWIL1/piRNA可以代偿PIWIL3/piRNA活性，抑制以LINE/L1和LTR/ERVK为主的活跃转座子的表达，反之则不然。而在生细腻胞发育历程中，PIWIL4入核功效及其相关piRNA的加工依赖于PIWIL2，两者协同完成转座子的转录水平和转录后水平默然。

综上，本研究使用更具代表性的金黄地鼠作为模子，周全绘制了PIWI家族各个成员在配子爆发和早期胚胎发育中的时空表达谱，构建并较量了四种PIWI突变体的生育表型和分子表型，发明了四种PIWI卵白在配子爆发和早期胚胎发育中具有非冗余的调控作用，为piRNA通路异常与人类生殖相关疾病的诊治涤讪了主要理论基础、提供了动物模子。

研究事情获得国家自然科学基金委员会、科学手艺部、中国科学院、上海市和江苏省的资助。研究事情获得分子细胞卓越中心实验动物手艺平台和信息化治理团队的支持。南京医科大学科研职员加入研究。