PIWI-interacting RNAs (piRNAs) are small regulatory RNAs that bind to PIWI proteins to control transposons and maintain genome integrity in animal germ lines. piRNA 3′ end formation in the silkworm Bombyx mori has been shown to be mediated by the 3′-to-5′ exonuclease Trimmer (Trim; known as PNLDC1 in mammals), and piRNA intermediates are bound with PIWI anchored onto mitochondrial Tudor domain protein Papi. However, it remains unclear whether the Zucchini (Zuc) endonuclease and Nibbler (Nbr) 3′-to-5′ exonuclease, both of which have pivotal roles in piRNA biogenesis in Drosophila, are required for piRNA processing in other species. Here we show that the loss of Zuc in Bombyx had no effect on the levels of Trim and Nbr, but resulted in the aberrant accumulation of piRNA intermediates within the Papi complex, and that these were processed to form mature piRNAs by recombinant Zuc. Papi exerted its RNA-binding activity only when bound with PIWI and phosphorylated, suggesting that complex assembly involves a hierarchical process. Both the 5′ and 3′ ends of piRNA intermediates within the Papi complex showed hallmarks of PIWI ‘slicer’ activity, yet no phasing pattern was observed in mature piRNAs. The loss of Zuc did not affect the 5′- and 3′-end formation of the intermediates, strongly supporting the idea that the 5′ end of Bombyx piRNA is formed by PIWI slicer activity, but independently of Zuc, whereas the 3′ end is formed by the Zuc endonuclease. The Bombyx piRNA biogenesis machinery is simpler than that of Drosophila, because Bombyx has no transcriptional silencing machinery that relies on phased piRNAs.

中文翻译：

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线粒体 Papi 和西葫芦在 Bombyx 种系 piRNA 生物发生中的分级作用

PIWI 相互作用 RNA (piRNAs) 是小的调节 RNA，可与 PIWI 蛋白结合以控制转座子并维持动物种系中的基因组完整性。家蚕中 piRNA 3' 末端的形成已被证明是由 3' 到 5' 核酸外切酶修剪器（修剪；在哺乳动物中称为 PNLDC1）介导的，并且 piRNA 中间体与锚定在线粒体 Tudor 域蛋白上的 PIWI 结合爸爸。然而，尚不清楚西葫芦 (Zuc) 核酸内切酶和 Nibbler (Nbr) 3' 到 5' 核酸外切酶，两者在果蝇的 piRNA 生物发生中都具有关键作用，是否是其他物种的 piRNA 加工所必需的。在这里，我们表明 Bombyx 中 Zuc 的丢失对 Trim 和 Nbr 的水平没有影响，但导致了 Papi 复合物中 piRNA 中间体的异常积累，并且这些被重组Zuc加工形成成熟的piRNA。Papi 只有在与 PIWI 结合并磷酸化时才会发挥其 RNA 结合活性，这表明复杂的组装涉及一个层次化的过程。Papi 复合物中 piRNA 中间体的 5' 和 3' 端均显示出 PIWI 'slicer' 活性的标志，但在成熟的 piRNA 中未观察到定相模式。Zuc 的缺失不影响中间体的 5'-和 3'-末端形成，强烈支持 Bombyx piRNA 的 5' 末端由 PIWI 切片机活动形成但独立于 Zuc 的观点，而 3' 末端由 Zuc 核酸内切酶形成。Bombyx piRNA 生物发生机制比果蝇更简单，因为 Bombyx 没有依赖于定相 piRNA 的转录沉默机制。Papi 只有在与 PIWI 结合并磷酸化时才会发挥其 RNA 结合活性，这表明复杂的组装涉及一个层次化的过程。Papi 复合物中 piRNA 中间体的 5' 和 3' 端均显示出 PIWI 'slicer' 活性的标志，但在成熟的 piRNA 中未观察到定相模式。Zuc 的缺失不影响中间体的 5'-和 3'-末端形成，强烈支持 Bombyx piRNA 的 5' 末端由 PIWI 切片机活动形成但独立于 Zuc 的观点，而 3' 末端由 Zuc 核酸内切酶形成。Bombyx piRNA 生物发生机制比果蝇更简单，因为 Bombyx 没有依赖于定相 piRNA 的转录沉默机制。Papi 只有在与 PIWI 结合并磷酸化时才会发挥其 RNA 结合活性，这表明复杂的组装涉及一个层次化的过程。Papi 复合物中 piRNA 中间体的 5' 和 3' 端均显示出 PIWI 'slicer' 活性的标志，但在成熟的 piRNA 中未观察到定相模式。Zuc 的缺失不影响中间体的 5'-和 3'-末端形成，强烈支持 Bombyx piRNA 的 5' 末端由 PIWI 切片机活动形成但独立于 Zuc 的观点，而 3' 末端由 Zuc 核酸内切酶形成。Bombyx piRNA 生物发生机制比果蝇更简单，因为 Bombyx 没有依赖于定相 piRNA 的转录沉默机制。表明复杂的组装涉及一个分层过程。Papi 复合物中 piRNA 中间体的 5' 和 3' 端均显示出 PIWI 'slicer' 活性的标志，但在成熟的 piRNA 中未观察到定相模式。Zuc 的缺失不影响中间体的 5'-和 3'-末端形成，强烈支持 Bombyx piRNA 的 5' 末端由 PIWI 切片机活动形成但独立于 Zuc 的观点，而 3' 末端由 Zuc 核酸内切酶形成。Bombyx piRNA 生物发生机制比果蝇更简单，因为 Bombyx 没有依赖于定相 piRNA 的转录沉默机制。表明复杂的组装涉及一个分层过程。Papi 复合物中 piRNA 中间体的 5' 和 3' 端均显示出 PIWI 'slicer' 活性的标志，但在成熟的 piRNA 中未观察到定相模式。Zuc 的缺失不影响中间体的 5'-和 3'-末端形成，强烈支持 Bombyx piRNA 的 5' 末端由 PIWI 切片机活动形成但独立于 Zuc 的观点，而 3' 末端由 Zuc 核酸内切酶形成。Bombyx piRNA 生物发生机制比果蝇更简单，因为 Bombyx 没有依赖于定相 piRNA 的转录沉默机制。Zuc 的缺失不影响中间体的 5'-和 3'-末端形成，强烈支持 Bombyx piRNA 的 5' 末端由 PIWI 切片机活动形成但独立于 Zuc 的观点，而 3' 末端由 Zuc 核酸内切酶形成。Bombyx piRNA 生物发生机制比果蝇更简单，因为 Bombyx 没有依赖于定相 piRNA 的转录沉默机制。Zuc 的缺失不影响中间体的 5'-和 3'-末端形成，强烈支持 Bombyx piRNA 的 5' 末端由 PIWI 切片机活动形成但独立于 Zuc 的观点，而 3' 末端由 Zuc 核酸内切酶形成。Bombyx piRNA 生物发生机制比果蝇更简单，因为 Bombyx 没有依赖于定相 piRNA 的转录沉默机制。