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マウス精巣形成におけるMIWI/piRNAの翻訳活性化機能の解明
A Translation-Activating Function of MIWI/piRNA during Mouse Spermiogenesis.
PMID: 31835033 DOI: 10.1016/j.cell.2019.11.022.
抄録
精巣形成は、クロマチン凝縮が転写と翻訳を切り離す、高度に調整された発生過程である。しかし、精巣形成の過程でどのようにして抑制されたmRNAが活性化されるのかはほとんど不明であった。私たちは以前、MIWI/piRNA機構が精子形成後期の精子形成期にmRNAを消去し、精子を生産する準備をしていることを報告しました。今回、私たちは、MIWI/piRNAの機械が、精子形成期の精子の形態変化に合わせて、一部の精子形成性mRNAの翻訳を活性化していることを発見し、この機械が精子への形態変化にも関与していることを発見しました。このような作用は、piRNAと標的mRNAの3'UTR内での特異的な塩基ペアリング相互作用を必要とし、それによって翻訳が活性化され、シス作用を持つAUリッチエレメントとの結合により、発生ステージに応じた方法でMIWI/piRNA/eIF3f/HuRスーパーコンプレックスが形成されることを示している。これらの知見は、翻訳活性化においてpiRNAシステムが重要な役割を果たしていることを明らかにした。
Spermiogenesis is a highly orchestrated developmental process during which chromatin condensation decouples transcription from translation. Spermiogenic mRNAs are transcribed earlier and stored in a translationally inert state until needed for translation; however, it remains largely unclear how such repressed mRNAs become activated during spermiogenesis. We previously reported that the MIWI/piRNA machinery is responsible for mRNA elimination during late spermiogenesis in preparation for spermatozoa production. Here we unexpectedly discover that the same machinery is also responsible for activating translation of a subset of spermiogenic mRNAs to coordinate with morphological transformation into spermatozoa. Such action requires specific base-pairing interactions of piRNAs with target mRNAs in their 3' UTRs, which activates translation through coupling with cis-acting AU-rich elements to nucleate the formation of a MIWI/piRNA/eIF3f/HuR super-complex in a developmental stage-specific manner. These findings reveal a critical role of the piRNA system in translation activation, which we show is functionally required for spermatid development.
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