Osgenespiwi (ouPIWI) foram identificados comoreguladoresproteínas responsáveis porcélulas estaminais ecélulas germinativasdiferenciação.^[1] Piwi é uma abreviatura deP-elementInducedWImpy testículo emDrosophila.^[2] As proteínas Piwi são proteínas de ligação a RNA altamenteconservadas e estão presentes em plantas e animais.^[3] As proteínas Piwi pertencem à família Argonaute / Piwi e foram classificadas como proteínas nucleares. Estudos sobreDrosophila também indicaram que as proteínas Piwi têm uma atividade mais fina conferida pela presença do domínio Piwi.^[4] Além disso, Piwi se associa à proteína 1 da heterocromatina, um modificador epigenético e sequências complementares de piRNA. Essas são indicações do papel que Piwi desempenha na regulação epigenética. Pensa-se também que as proteínas Piwi controlem a biogênese do piRNA, já que muitas proteínas semelhantes ao Piwi contêm atividade slicer que permitiria que as proteínas Piwi processassem o piRNA precursor em piRNA maduro.

A estrutura de váriasproteínas Piwi eArgonaute (Ago) foi resolvida. As proteínas Piwi são proteínas de ligação a RNA com 2 ou 3domínios: Odomínio PAZ do terminal N liga a extremidade 3 'do RNA guia; odomínio MID médio liga o 5'-fosfato de RNA; e odomínio PIWI C-terminal atua como umaendonuclease deRNase H que pode clivar o RNA.^[5][6] Os pequenos parceiros de RNA das proteínas Ago sãomicroRNAs (miRNAs). As proteínas ago utilizam miRNAs para silenciar genes pós-transcricionalmente ou usarRNAs interferentes pequenos (siRNAs) nos mecanismos de silenciamento detranscrição e pós-transcrição. As proteínas Piwi interagem com os piRNAs (28-33 nucleotídeos) que são mais longos que os miRNAs e siRNAs (~20 nucleotídeos), sugerindo que suas funções são distintas das proteínas Ago.

Atualmente, existem quatro proteínas Piwi humanas conhecidas - proteína 1 do tipo PIWI, proteína 2 do tipo PIWI, proteína 3 do tipo PIWI e proteína 4 do tipo PIWI. Todas as proteínas Piwi humanas contêm dois domínios de ligação ao RNA, PAZ e Piwi. As quatro proteínas do tipo PIWI têm um local de ligação espaçoso no domínio PAZ, o que lhes permite ligar o volumoso 2'-OCH3 na extremidade 3' do RNA que interage com o piwi.^[7]

Um dos principaishomólogos humanos, cuja regulação positiva está implicada na formação detumores como osseminomas, é chamadohiwi (human piwi).^[8]

Proteínas homólogas em camundongos têm sido chamadas de miwi (mouse piwi).^[9]

As proteínas PIWI desempenham um papel crucial no desenvolvimento da fertilidade e da linha germinativa entre animais e ciliados. Recentemente identificadas como um componente granular polar, as proteínas PIWI parecem controlar tanto a formação de células germinativas que, na ausência de proteínas PIWI, há uma diminuição significativa na formação de células germinativas. Observações semelhantes foram feitas com os homólogos do mouse de PIWI, MILI, MIWI e MIWI2. Sabe-se que esses homólogos estão presentes na espermatogênese. Miwi é expresso em vários estágios de formação de espermatócitos e alongamento de espermatídeos, onde Miwi2 é expresso nascélulas de Sertoli. Camundongos deficientes em Mili ou Miwi-2 sofreram parada de células-tronco espermatogênicas e aqueles sem Miwi-2 sofreram uma degradação da espermatogonia.^[10] Os efeitos das proteínas piwi nas germlines de humanos e camundongos parecem originar-se de seu envolvimento no controle da tradução, já que Piwi e o pequeno RNA não codificante, o RNA interativo da piwi (piRNA), co-fracionam polissomos. A via piwi-piRNA também induz a formação deheterocromatina noscentrômeros,^[11] afetando a transcrição. A via piwi-piRNA também parece proteger o genoma. Observado pela primeira vez em Drosophila, as vias mutantes do piwi-piRNA levaram a um aumento direto nas quebras de dsDNA nas células germinativas do ovário. O papel da via piwi-piRNA no silenciamento de transposões pode ser responsável pela redução nas quebras de dsDNA nas células germinativas.

Odomínio piwi^[12] é umdomínio proteico encontrado nas proteínas piwi e um grande número de proteínas de ligação aácidos nucleicos relacionados, especialmente aquelas que se ligam e clivam oRNA. A função do domínio é a hidrólise doRNA de cadeia simples, guiada porRNA de fita dupla, que foi determinada na família argonauta de proteínas relacionadas. Argonautas, a família mais bem estudada de proteínas de ligação a ácidos nucleicos, sãoenzimas do tipo RNase H que desempenham as funçõescatalíticas docomplexo de silenciamento induzido por RNA (RISC). No conhecido processo celular deinterferência doRNA, a proteína argonauta no complexo RISC pode ligar oARN interferente pequeno (siRNA) gerado a partir de RNA de fita duplaexógena e omicroRNA (miRNA) gerado a partirde RNA não codificadorendógeno, ambos produzidos por aribonucleaseDicer, para formar um complexo RNA-RISC. Esse complexo liga e cliva oRNA mensageiro doemparelhamento de bases complementares, destruindo-o e impedindo suatradução em proteínas. Os domínios de piwi cristalizados têm umlocal de ligaçãobásico conservado para aextremidade 5 ' do RNA ligado; no caso de proteínas de argonauta que se ligam a cadeias de siRNA, a última basenucleotídica não emparelhada do siRNA também é estabilizada pelo empilhamento de bases - interações entre a base e os resíduos detirosina vizinhos.^[13]

Evidências recentes sugerem que o papel funcional das proteínas piwi na determinação da linha germinativa é devido à sua capacidade de interagir com os miRNAs. Os componentes da via miRNA parecem estar presentes no plasma de polo e desempenhar um papel fundamental nodesenvolvimento emorfogênese precoces deembriões deDrosophila melanogaster, nos quais a manutenção da linha germinativa tem sido extensivamente estudada.^[14]

Recentemente, uma nova classe de miRNAs acima da média, conhecida como RNAs que interagem com Piwi (piRNAs), foi definida em células demamíferos, com cerca de 26-31nucleotídeos de comprimento em comparação com o miRNA ou siRNA mais típico de cerca de 21 nucleotídeos. Esses piRNAs são expressos principalmente em célulasespermatogênicas nostestículos de mamíferos.^[15] No entanto, estudos recentes relataram que a expressão do piRNA pode ser encontrada nas células somáticas do ovário e neurônio nos invertebrados, bem como em muitas outras células somáticas de mamíferos. piRNAs foram identificados nosgenomas decamundongos, ratos ehumanos, com uma organização genômica "agrupada" incomum^[16] que pode se originar de regiões repetitivas do genoma, comoretrotransposons ou regiões normalmente organizadas emheterocromatina, e normalmente derivadas exclusivamente a partir da cadeiaanti-sentido do RNA de cadeia dupla.^[17] piRNAs foram classificados comopequenos RNAs interferentes associados à repetição ( rasiRNAs).^[18] Embora sua biogênese ainda não seja bem compreendida, acredita-se que os piRNAs e as proteínas Piwi formem um sistema endógeno para silenciar a expressão deelementos genéticos egoístas, como retrotransposons e, assim, impedir que os produtos gênicos de tais sequências interfiram na formação de células germinativas.

Referências

• SCOP110640 – domínio Piwi noSCOP
• PDOC50822 – domínio Piwi noPROSITE
• UNIPROT Piwi – domínios Piwi

• Portal da genética

• Domínios proteicos