โดเมน Piwi
โครงสร้างของ โปรตีน Pyrococcus furiosus Argonaute [ 1 ]
ตัวระบุ
เครื่องหมาย	ปิวี
พีแฟม	PF02171
อินเตอร์โปร	IPR003165
โปรไซต์	พีเอส50822
ซีดีดี	ซีดี02826
โครงสร้างโปรตีนที่มีอยู่: พีดีบี   1u04 ​, 1w9h ​, 1ytu ​, 1yvu ​, 1z25 ​, 1z26 ​, 2bgg ​, 2f8s ​, 2f8t ​, 2nub ​, 2w42 ​IPR003165 PF02171 ( ECOD ; PDBsum )   อัลฟาโฟลด์ IPR003165 PF02171

ยีนPiwi (หรือPIWI ) ถูกระบุว่าเป็นโปรตีนควบคุมที่รับผิดชอบต่อการแยกตัวของ^{เซลล์}ต้นกำเนิดและเซลล์สืบพันธุ์^{[ 4 ]} Piwi เป็นตัวย่อของP -element Iที่ถูกเหนี่ยวนำโดยWI mpy testis ^{[ a ]} ​​ในDrosophila [ ^{6 ]} โปรตีน Piwi เป็น โปรตีนที่จับกับ RNA ที่มีการอนุรักษ์สูงและมีอยู่ในทั้งพืชและสัตว์^{[ 7 ]}โปรตีน Piwi อยู่ใน ตระกูล Argonaute /Piwi และได้รับการจัดประเภทเป็นโปรตีนนิวเคลียร์ การศึกษาในDrosophilaยังบ่งชี้ว่าโปรตีน Piwi ไม่มีกิจกรรมการตัดที่เกิดจากการมีโดเมน Piwi ^{[ 8 ]}นอกจากนี้ Piwi ยังเชื่อมโยงกับโปรตีนเฮเทอโรโครมาติน 1ซึ่งเป็นตัวดัดแปลงเอพิเจเนติกส์ และลำดับที่เสริมกับ piRNA สิ่งเหล่านี้เป็นข้อบ่งชี้ถึงบทบาทที่ Piwi มีในการควบคุมเอพิเจเนติกส์ นอกจากนี้ ยังเชื่อกันว่าโปรตีน Piwi มีบทบาทในการควบคุมกระบวนการสร้าง piRNA เนื่องจากโปรตีนที่มีลักษณะคล้าย Piwi หลายชนิดมีกิจกรรมการตัด (slicer activity) ซึ่งจะช่วยให้โปรตีน Piwi สามารถแปรรูป piRNA ที่เป็นสารตั้งต้นให้กลายเป็น piRNA ที่สมบูรณ์ได้

โครงสร้างของโปรตีน Piwi และ Argonaute (Ago) หลายชนิดได้รับการไขปริศนาแล้ว โปรตีน Piwi เป็นโปรตีนที่จับกับ RNA โดยมี 2 หรือ 3 โดเมน : โดเมน PAZที่ปลาย N จับกับปลาย 3' ของ guide RNA; โดเมน MID ตรงกลาง จับกับฟอสเฟต 5' ของ RNA; และโดเมน PIWI ที่ปลาย C ทำหน้าที่เป็นเอนโดนิวคลีเอส RNase H ที่สามารถตัด RNA ได้^{[ 9 ] [ 10 ]} RNA ขนาดเล็กที่เป็นคู่หูของโปรตีน Ago คือไมโครอาร์เอ็นเอ (miRNAs) โปรตีน Ago ใช้ miRNAs เพื่อปิดการทำงานของยีนหลังการถอดรหัส หรือใช้RNA รบกวนขนาดเล็ก (siRNAs) ในทั้งกลไกการถอดรหัสและการปิดการทำงานหลังการถอดรหัส โปรตีน Piwi โต้ตอบกับ piRNA (28–33 นิวคลีโอไทด์) ซึ่งยาวกว่า miRNA และ siRNA (~20 นิวคลีโอไทด์) แสดงให้เห็นว่าหน้าที่ของพวกมันแตกต่างจากหน้าที่ของโปรตีน Ago ^{[ 9 ]}

ปัจจุบันมีโปรตีน Piwi ของมนุษย์ที่รู้จักกันอยู่ 4 ชนิด ได้แก่ โปรตีน PIWI-like 1, โปรตีน PIWI-like 2, โปรตีน PIWI-like 3 และโปรตีน PIWI-like 4 โปรตีน Piwi ของมนุษย์ทั้งหมดมีโดเมนจับ RNA สองโดเมน คือ PAZ และ Piwi โปรตีน PIWI-like ทั้งสี่ชนิดมีไซต์จับที่กว้างขวางภายในโดเมน PAZ ซึ่งช่วยให้พวกมันสามารถจับกับ 2'-OCH3 ขนาดใหญ่ที่ปลาย 3' ของRNA ที่มีปฏิสัมพันธ์กับ piwiได้^{[ 11 ]}

หนึ่งในโฮโมล็อก หลักของมนุษย์ ซึ่งการควบคุมระดับการแสดงออกมีส่วนเกี่ยวข้องกับการก่อตัวของเนื้องอกเช่นเซมิโนมาเรียกว่าฮิวิ (สำหรับมนุษย์พิวิ) ^{[ 12 ]}

โปรตีนโฮโมล็อกในหนูเรียกว่า miwi (สำหรับเมาส์ p iwi ) ^{[ 13 ]}

โปรตีน PIWI มีบทบาทสำคัญอย่างยิ่งต่อภาวะเจริญพันธุ์และการพัฒนาเซลล์สืบพันธุ์ในสัตว์และซีลิเอต เมื่อไม่นานมานี้ โปรตีน PIWI ถูกระบุว่าเป็นส่วนประกอบของโพลาร์แกรนูล และดูเหมือนว่าจะควบคุมการสร้างเซลล์สืบพันธุ์อย่างมาก จนกระทั่งในกรณีที่ขาดโปรตีน PIWI จะทำให้การสร้างเซลล์สืบพันธุ์ลดลงอย่างมีนัยสำคัญ มีการสังเกตการณ์ที่คล้ายกันนี้ในโปรตีนที่คล้ายคลึงกันของ PIWI ในหนู ได้แก่ MILI, MIWI และ MIWI2 โปรตีนเหล่านี้เป็นที่ทราบกันดีว่ามีอยู่ในกระบวนการสร้างสเปิร์ม Miwi ถูกแสดงออกในระยะต่างๆ ของการสร้างสเปิร์มมาโตไซต์และการยืดตัวของสเปิร์มมาติด ในขณะที่ Miwi2 ถูกแสดงออกในเซลล์เซอร์โทลีหนูที่ขาด Mili หรือ Miwi-2 จะประสบภาวะหยุดชะงักของเซลล์ต้นกำเนิดสเปิร์ม และหนูที่ขาด Miwi-2 จะประสบภาวะการเสื่อมสภาพของสเปิร์มมาโตโกเนีย^{[ 14 ]} ผลกระทบของโปรตีน piwi ในเซลล์สืบพันธุ์ของมนุษย์และหนูดูเหมือนจะมาจากการมีส่วนร่วมในการควบคุมการแปล เนื่องจาก Piwi และ RNA ขนาดเล็กที่ไม่เข้ารหัส piwi-interacting RNA (piRNA) เป็นที่ทราบกันดีว่าสามารถแยกโพลีโซมได้ เส้นทาง piwi-piRNA ยังกระตุ้นการก่อตัวของเฮเทอโรโคร มาตินที่ เซนโทรเมียร์ [ ^{15 ] จึง}ส่งผลต่อการถอดรหัส เส้นทาง piwi-piRNA ยังดูเหมือนจะปกป้องจีโนม เส้นทาง piwi-piRNA ที่กลายพันธุ์ซึ่งสังเกตพบครั้งแรกใน Drosophila นำไปสู่การเพิ่มขึ้นโดยตรงของการแตกหักของ dsDNA ในเซลล์สืบพันธุ์รังไข่ บทบาทของเส้นทาง piwi-piRNA ในการปิดกั้นทรานสโพซอนอาจเป็นสาเหตุของการลดลงของการแตกหักของ dsDNA ในเซลล์สืบพันธุ์

The piwi domain^[16] is a protein domain found in piwi proteins and a large number of related nucleic acid-binding proteins, especially those that bind and cleave RNA. The function of the domain is double stranded-RNA-guided hydrolysis of single stranded-RNA that has been determined in the argonaute family of related proteins.^[1] Argonautes, the most well-studied family of nucleic-acid binding proteins, are RNase H-like enzymes that carry out the catalytic functions of the RNA-induced silencing complex (RISC). In the well-known cellular process of RNA interference, the argonaute protein in the RISC complex can bind both small interfering RNA (siRNA) generated from exogenous double-stranded RNA and microRNA (miRNA) generated from endogenousnon-coding RNA, both produced by the ribonucleaseDicer, to form an RNA-RISC complex. This complex binds and cleaves complementarybase pairingmessenger RNA, destroying it and preventing its translation into protein. Crystallised piwi domains have a conserved basicbinding site for the 5' end of bound RNA; in the case of argonaute proteins binding siRNA strands, the last unpaired nucleotide base of the siRNA is also stabilised by base stacking-interactions between the base and neighbouring tyrosine residues.^[17]

Recent evidence suggests that the functional role of piwi proteins in germ-line determination is due to their capacity to interact with miRNAs. Components of the miRNA pathway appear to be present in pole plasm and to play a key role in early development and morphogenesis of Drosophila melanogasterembryos, in which germ-line maintenance has been extensively studied.^[18]

มีการกำหนดไมโครอาร์เอ็นเอชนิดใหม่ที่มีความยาวมากกว่าค่าเฉลี่ยที่เรียกว่าPiwi-interacting RNAs (piRNAs) ในเซลล์ สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม โดยมีความยาว ประมาณ 26-31 นิวคลี โอไทด์ เมื่อเทียบกับไมโครอาร์เอ็นเอหรือ siRNA ทั่วไปที่มีความยาวประมาณ 21 นิวคลีโอไทด์ piRNAs เหล่านี้แสดงออกส่วนใหญ่ในเซลล์สร้างอสุจิ ใน อัณฑะของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม^{[ 19 ]}แต่การศึกษาได้รายงานว่าการแสดงออกของ piRNA สามารถพบได้ในเซลล์ร่างกายรังไข่และเซลล์ประสาทในสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลัง เช่นเดียวกับในเซลล์ร่างกายของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมอื่นๆ อีกมากมาย piRNAs ได้รับการระบุในจีโนมของหนูหนูแรตและมนุษย์โดยมีโครงสร้างจีโนมแบบ "รวมกลุ่ม" ที่ผิดปกติ^{[ 20 ]}ซึ่งอาจมีต้นกำเนิดมาจากบริเวณที่ซ้ำกันของจีโนม เช่นเรโทรทรานสโพซอนหรือบริเวณที่ปกติจัดเรียงเป็นเฮเทอโรโครมาตินและซึ่งปกติได้มาจาก สาย แอนติเซนส์ของอาร์เอ็นเอสองสาย เท่านั้น ^{[ 21 ]} piRNA จึงถูกจัดประเภทเป็นRNA รบกวนขนาดเล็กที่เกี่ยวข้องกับการทำซ้ำ ( rasiRNA ) ^{[ 22 ]}

แม้ว่ากระบวนการสร้างของ piRNA และโปรตีน Piwi จะยังไม่เป็นที่เข้าใจดีนัก แต่เชื่อกันว่า piRNA และโปรตีน Piwi ก่อให้เกิดระบบภายในเพื่อยับยั้งการแสดงออกขององค์ประกอบทางพันธุกรรมที่เห็นแก่ตัวเช่น เรโทรทรานสโพซอน และป้องกันไม่ให้ผลิตภัณฑ์ยีนของลำดับดังกล่าวรบกวนการสร้างเซลล์สืบพันธุ์^{[ 21 ] [ 23 ]}

• SCOP 110640 – โดเมน Piwi ใน SCOP
• PDOC50822 – โดเมน Piwi ใน PROSITE
• UNIPROT Piwi - โดเมน Piwi