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 (สำหรับมนุษย์พีไอวิ) ^{[ 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

โดเมนpiwi ^{[ 16 ]}เป็นโดเมนโปรตีน ที่พบในโปรตีน piwi และ โปรตีนที่จับกับกรดนิวคลีอิกจำนวนมากที่เกี่ยวข้อง โดยเฉพาะอย่างยิ่งโปรตีนที่จับและตัด RNAหน้าที่ของโดเมนคือ การไฮโดรไลซิสของ RNA สายเดี่ยวที่นำทางโดย RNA สายคู่ ซึ่งได้รับการกำหนดไว้ในตระกูลโปรตีนที่เกี่ยวข้องของอาร์โกโนต^{[ 1 ]}อาร์โกโนต ซึ่งเป็นตระกูลโปรตีนที่จับกับกรดนิวคลีอิกที่ได้รับการศึกษามากที่สุด เป็นเอนไซม์คล้ายRNase Hที่ทำ หน้าที่ เร่งปฏิกิริยาของคอมเพล็กซ์การปิดกั้นที่เกิดจาก RNA (RISC) ในกระบวนการรบกวน RNA ในเซลล์ที่เป็นที่รู้จักกันดี โปรตีนอาร์โกโนต์ในคอมเพล็กซ์ RISC สามารถจับกับRNA รบกวนขนาดเล็ก (siRNA) ที่สร้างขึ้นจากRNA สองสายภายนอก และ ไมโคร RNA (miRNA) ที่สร้างขึ้นจากRNA ที่ไม่เข้ารหัสภายใน ซึ่งทั้งสองอย่างผลิตโดย ไร โบเอนไซม์ไดเซอร์เพื่อสร้างคอมเพล็กซ์ RNA-RISC คอมเพล็กซ์นี้จะจับและตัดคู่เบสที่เสริมกันของ mRNAทำลาย mRNA นั้นและป้องกันการแปลเป็นโปรตีน โดเมน piwi ที่ตกผลึกมีไซต์การจับเบสที่อนุรักษ์ไว้สำหรับปลาย 5 'ของ RNA ที่จับอยู่ ในกรณีของโปรตีนอาร์โกโนต์ที่จับกับสาย siRNA เบสนิวคลีโอไทด์ ที่ไม่จับคู่สุดท้าย ของ siRNA จะถูกทำให้เสถียรโดย การเรียง ซ้อนเบส ซึ่งเป็นปฏิกิริยาระหว่างเบสและสารตกค้างไทโรซีน ที่อยู่ใกล้เคียง ^{[ 17 ]}

หลักฐานล่าสุดชี้ให้เห็นว่าบทบาทเชิงหน้าที่ของโปรตีน piwi ในการกำหนดสายพันธุ์สืบพันธุ์นั้นเกิดจากความสามารถในการโต้ตอบกับ miRNA ส่วนประกอบของเส้นทาง miRNA ปรากฏอยู่ในโพลพลาสม์และมีบทบาทสำคัญในการพัฒนาและการสร้างรูปร่าง ในระยะเริ่มต้น ของตัวอ่อนDrosophila melanogaster ซึ่งมีการศึกษาการรักษาสายพันธุ์สืบพันธุ์อย่างกว้างขวาง^{[ 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