ショウジョウバエにおけるRNA前駆体を内因性の小さな相互作用RNAおよびミクロナ生合成経路に漏斗する分子メカニズム

ショウジョウバエでは、RNAサイレンシングのトリガーとしての3種類の内因性の小さなRNASミクロルナ（miRNA）、piwiインタラクションRNA（ピルナ）、および内因性の小型介入RNA（エンドシルナまたはesiRNA）機能。PIRNAはDicerとは独立して生成されますが、miRNAおよびEsiRNAの生合成経路にはそれぞれDicer1とDicer2が必要です。最近の研究では、Loquasiousの4つのアイソフォーム（LOQ）のうち、LOQS-PBとLOQS-PDがそれぞれmiRNAおよびesiRNA処理経路に関与していることが示されています。ただし、これらのLOQがそれぞれの小さなRNA生合成経路でどのように機能するかはとらえどころのないままです。ここでは、LOQS-PDがC末端ドメインを介してDicer2に特異的に関連することを示します。DICER2-LOQS-PD複合体には、別の既知のDicer2パートナーであるR2D2が含まれており、in vitroで対応する前駆体から外因性のsiRNAとesiRNAの両方を除去します。ただし、R2D2ではなくLOQS-PDは、Dicer2活性を強化しました。dicer2-loqs-pd複合体は、長い茎を持つエシルナ前駆体ヘアピンをプロセスし、その結果、aga2関連の小さなRNAが生成されます。興味深いことに、Esirna前駆体の末端ヘアピンに由来する小さなRNAは、Ago1にロードされます。したがって、それらはmiRNAの新しいサブセットとして分類されます。これらの結果は、前駆体RNA構造がエシルナとmiRNAの生合成メカニズムを決定し、それにより、ショウジョウバエmiRNAの進化における中間体として長い茎を持つヘアピン構造を暗示することを示唆しています。

In Drosophila, three types of endogenous small RNAs-microRNAs (miRNAs), PIWI-interacting RNAs (piRNAs), and endogenous small-interfering RNAs (endo-siRNAs or esiRNAs)-function as triggers in RNA silencing. Although piRNAs are produced independently of Dicer, miRNA and esiRNA biogenesis pathways require Dicer1 and Dicer2, respectively. Recent studies have shown that among the four isoforms of Loquacious (Loqs), Loqs-PB and Loqs-PD are involved in miRNA and esiRNA processing pathways, respectively. However, how these Loqs isoforms function in their respective small RNA biogenesis pathways remains elusive. Here, we show that Loqs-PD associates specifically with Dicer2 through its C-terminal domain. The Dicer2-Loqs-PD complex contains R2D2, another known Dicer2 partner, and excises both exogenous siRNAs and esiRNAs from their corresponding precursors in vitro. However, Loqs-PD, but not R2D2, enhanced Dicer2 activity. The Dicer2-Loqs-PD complex processes esiRNA precursor hairpins with long stems, which results in the production of AGO2-associated small RNAs. Interestingly, however, small RNAs derived from terminal hairpins of esiRNA precursors are loaded onto AGO1; thus, they are classified as a new subset of miRNAs. These results suggest that the precursor RNA structure determines the biogenesis mechanism of esiRNAs and miRNAs, thereby implicating hairpin structures with long stems as intermediates in the evolution of Drosophila miRNA.