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Crystal structure of Drosophila Piwi.
Nature Communications ( IF 14.7 ) Pub Date : 2020-02-12 , DOI: 10.1038/s41467-020-14687-1 Sonomi Yamaguchi 1 , Akira Oe 1 , Kazumichi M Nishida 2 , Keitaro Yamashita 1 , Asako Kajiya 2 , Seiichi Hirano 1 , Naoki Matsumoto 1 , Naoshi Dohmae 3 , Ryuichiro Ishitani 1 , Kuniaki Saito 4 , Haruhiko Siomi 5 , Hiroshi Nishimasu 1 , Mikiko C Siomi 2 , Osamu Nureki 1
Nature Communications ( IF 14.7 ) Pub Date : 2020-02-12 , DOI: 10.1038/s41467-020-14687-1 Sonomi Yamaguchi 1 , Akira Oe 1 , Kazumichi M Nishida 2 , Keitaro Yamashita 1 , Asako Kajiya 2 , Seiichi Hirano 1 , Naoki Matsumoto 1 , Naoshi Dohmae 3 , Ryuichiro Ishitani 1 , Kuniaki Saito 4 , Haruhiko Siomi 5 , Hiroshi Nishimasu 1 , Mikiko C Siomi 2 , Osamu Nureki 1
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PIWI-clade Argonaute proteins associate with PIWI-interacting RNAs (piRNAs), and silence transposons in animal gonads. Here, we report the crystal structure of the Drosophila PIWI-clade Argonaute Piwi in complex with endogenous piRNAs, at 2.9 Å resolution. A structural comparison of Piwi with other Argonautes highlights the PIWI-specific structural features, such as the overall domain arrangement and metal-dependent piRNA recognition. Our structural and biochemical data reveal that, unlike other Argonautes including silkworm Siwi, Piwi has a non-canonical DVDK tetrad and lacks the RNA-guided RNA cleaving slicer activity. Furthermore, we find that the Piwi mutant with the canonical DEDH catalytic tetrad exhibits the slicer activity and readily dissociates from less complementary RNA targets after the slicer-mediated cleavage, suggesting that the slicer activity could compromise the Piwi-mediated co-transcriptional silencing. We thus propose that Piwi lost the slicer activity during evolution to serve as an RNA-guided RNA-binding platform, thereby ensuring faithful co-transcriptional silencing of transposons.
中文翻译：
果蝇 Piwi 的晶体结构。
PIWI 进化枝 Argonaute 蛋白与 PIWI 相互作用 RNA (piRNA) 相关，并沉默动物性腺中的转座子。在这里，我们以 2.9 Å 的分辨率报道了果蝇 PIWI 分支 Argonaute Piwi 与内源 piRNA 复合物的晶体结构。 Piwi 与其他 Argonautes 的结构比较突出了 PIWI 特有的结构特征，例如整体结构域排列和金属依赖性 piRNA 识别。我们的结构和生化数据表明，与包括蚕 Siwi 在内的其他 Argonautes 不同，Piwi 具有非规范的 DVDK 四分体，并且缺乏 RNA 引导的 RNA 切割切片活性。此外，我们发现具有典型 DEDH 催化四分体的 Piwi 突变体表现出切片活性，并且在切片介导的切割后很容易与互补性较差的 RNA 靶标分离，这表明切片活性可能会损害 Piwi 介导的共转录沉默。因此，我们提出 Piwi 在进化过程中失去了切片机活性，以充当 RNA 引导的 RNA 结合平台，从而确保转座子的忠实共转录沉默。
更新日期：2020-02-12
中文翻译：
果蝇 Piwi 的晶体结构。
PIWI 进化枝 Argonaute 蛋白与 PIWI 相互作用 RNA (piRNA) 相关，并沉默动物性腺中的转座子。在这里，我们以 2.9 Å 的分辨率报道了果蝇 PIWI 分支 Argonaute Piwi 与内源 piRNA 复合物的晶体结构。 Piwi 与其他 Argonautes 的结构比较突出了 PIWI 特有的结构特征，例如整体结构域排列和金属依赖性 piRNA 识别。我们的结构和生化数据表明，与包括蚕 Siwi 在内的其他 Argonautes 不同，Piwi 具有非规范的 DVDK 四分体，并且缺乏 RNA 引导的 RNA 切割切片活性。此外，我们发现具有典型 DEDH 催化四分体的 Piwi 突变体表现出切片活性，并且在切片介导的切割后很容易与互补性较差的 RNA 靶标分离，这表明切片活性可能会损害 Piwi 介导的共转录沉默。因此，我们提出 Piwi 在进化过程中失去了切片机活性，以充当 RNA 引导的 RNA 结合平台，从而确保转座子的忠实共转录沉默。
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