最近，日本東京大學研究者在Nature上發表論文，公布了他們關于家蠶性別決定的最新進展。在論文中，研究者描述了他們所發現的一個piRNA—FempiRNA，并詳細闡明了該piRNA的來源及其在家蠶性別決定機制中的關鍵作用。 不同于哺乳動物，家蠶的性染色體為WZ型，雄性有兩個Z染色體，而雌性則有一個W染色體，一個Z型染色體。家蠶的性別決定是在胚胎形成早期完成的，之前的研究已經發現，W染色體決定胚胎是否會發育成雌性成蟲，但由于W染色體上幾乎完全被轉座子占據，基本上沒有任何編碼蛋白的基因，所以研究者一直未能鑒別出W染色體上決定雌性性別的基因。 本文中，研究者首先檢測了雌性和雄性家蠶胚胎的Bmdsx基因，該基因是控制家蠶性別分化的關鍵基因，可通過選擇性剪切，產生雌性和雄性所特有的mRNA，決定性別方向。

結果表明，雌性Bmdsx在雌雄兩種家蠶的胚胎發育早期就已出現，而雄性Bmdsx只在雄性胚胎中很明顯，但雌性胚胎在發育21小時后才開始出現。這表明雌性Bmdsx在胚胎早期就一直存在，或許是由W染色體直接表達而來，而雄性Bmdsx則可能有其他調控機制，控制雄性胚胎產生。 接下來，研究者對產卵后不同時間點兩種胚胎進行RNA-Seq及RT-qPCR檢測，力圖發現在兩種胚胎發育過程中與雄性Bmdsx調控有關的轉錄本。通過分析，他們在雌性胚胎中注意到存在于W染色體上的一個非編碼序列—comp73859_c0，并認為它是一個piRNA前體。

通過比對胚胎或卵巢piRNA，使用northern blotting，研究者在此序列轉錄本中鑒定出一個長度29nt的piRNA，并結合piRNA文庫篩選，確定這個piRNA是由W染色體性別決定區產生的。 為了確定此piRNA的功能，研究者使用piRNA抑制劑，考察早期胚胎中該piRNA對于Bmdsx基因的影響，結果發現，在使用piRNA 抑制劑處理的雌性胚胎中，出現了雄性Bmdsx，而雄性胚胎則沒有影響；使用siRNA處理piRNA作用通路的兩個核心組件Siwi及BmAgo3后，發現在沉默Siwi時，雌性胚胎會產生雄性Bmdsx，但對雄性胚胎沒有影響，而沉默BmAgo3在兩種胚胎中都不會對Bmdsx產生影響。

這表明雌性胚胎需要此piRNA才能維持雌性Bmdsx，且Siwi對piRNA的產生是必需的，研究者將此piRNA命名為Feminizer（Fem）。 對于Fem所參與的通路，研究者鑒定了一個位于Z染色體上的一個與Fem互補的基因座—Masculinizer（Masc）。該基因通過在全Z染色體上抑制基因表達，在胚胎時期控制劑量補償和雄性化。

通過5’RACE實驗，發現MascmRNA是FempiRNA的剪切靶點；同時，PIWI-Masc piRNA復合體也可以剪切FemRNA。另外，在RNA免疫共沉淀（RIP）中又發現FempiRNA與Siwi蛋白結合，MascpiRNA與BmAgo3蛋白結合。

不同于FempiRNA，一定量的MascpiRNA-BmAgo3復合體在新生卵細胞中就存在，這也解釋了為什么在雌性胚胎中BmAgo3RNAi對Bmdsx沒作用。由此，研究者總結出了FempiRNA的乒乓模型，該模型由FempiRNA及MascpiRNA作為伙伴，配合Siwi及BmAgo3兩種蛋白共同組成。

FempiRNA的產生，導致MascmRNA被剪切，產生MascpiRNA，同時產生雌性Bmdsx，且Fem piRNA對于雌性保持是必須的。

本文闡明了一個困擾昆蟲遺傳學界將近一個世紀的問題，解釋了W染色體決定家蠶雌性特征的機制，鑒定出鱗翅目中一個主要性別決定因子—FempiRNA，確定了一個FempiRNA/Masc/Bmdsx性別決定通路，這也為piRNA介導性別決定提供了證據。piRNA作為近幾年發現的一類非編碼RNA，有著與眾不同的作用于調控機制，對于生殖調控，意義尤其重大。本文所建立的家蠶piRNA研究策略，非常具有借鑒意義，研究者靈活運用了RNAi、RNA-Seq及RIP等轉錄組學研究方法，對piRNA的功能與調控進行了多角度全方位探索。

近期，來自中科院上海生命科學研究院的劉默芳課題組，也在Cell Research上發表論文，證實在精子發生后期粗線期piRNAs導致了大量的mRNA消失，這也是中國科學家在piRNA研究中的一項重要發現。

在未來研究中，研究者或許可以通過RNAi等技術，特異性作用于某個piRNA或其通路中的關鍵元件，達到控制性別或其他治療作用。作為最具實力轉錄組學研究專家，銳博生物已建立了全面的RNA服務平臺、研發出優質的RNA類實驗產品，并在2013年建立起國內首條cGMP寡核酸生產線，在piRNA等轉錄組學研究領域具有豐富經驗，可為研究者提供最完善的piRNA研究策略。

目前國內piRNA研究方興未艾，銳博生物竭誠希望，為包括劉默芳課題組在內的眾多研究者提供優秀的piRNA解決方案，助力研究者發現更多piRNA奧秘！