家蚕脂肪体miRNAs的靶基因鉴定、表达分析及功能初探

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MicroRNAs(miRNAs)是一类内源性的具有调控功能的非编码RNA,在昆虫变态发育过程中发挥非常重要的作用。对家蚕(Bombyx mori )发育相关miRNAs及靶基因的研究将有助于阐明miRNAs参与调控家蚕变态发育的分子机制。本研究基于前期高通量测序和生物信息学分析的工作,发现20E处理前后家蚕脂肪体组织中表达差异显著的miRNAs。其中Bmo-miR-2769在20E处理家蚕脂肪体早期表达显著下调,Bmo-miR-2763显著上调。为进一步研究Bmo-miR-2769和Bmo-miR-2763的功能,分别对二者的靶基因进行预测,分析靶基因在20E处理家蚕5龄2天幼虫后脂肪体中的表达特征,利用双荧光素酶报告系统检测miRNAs与预测靶基因的体外互作,实时荧光定量PCR检测miRNAs和靶基因在家蚕不同组织和不同发育时期的表达特征。
  Bmo-miR-2769的一个预测靶基因是家蚕的核激素受体基因BmE75B,Bmo-miR-2769可通过调控靶基因BmE75B的3′UTR区抑制BmE75B在翻译水平的表达。此外,由于BmE75A和BmE75C的3′UTR也具有Bmo-miR-2769的作用位点,推测Bmo-miR-2769也可调控BmE75A和BmE75C的表达。在20E处理后不同时间的脂肪体中,Bmo-miR-2769与BmE75A和BmE75B的表达呈相反的趋势,BmE75A和BmE75B可被20E快速激活。Bmo-miR-2769与BmE75不同剪接体在家蚕中的时空表达特征显示,在家蚕4龄幼虫到成虫三天不同发育时期,Bmo-miR-2769与BmE75A和BmE75B的表达成负相关,与BmE75C在5龄幼虫和蛹初期的特异高表达也相反。此外,Bmo-miR-2769对其靶基因BmE75不同剪接体的表达调控具有一定的组织特异性。因此推测Bmo-miR-2769可能通过调控靶基因BmE75A、BmE75B和BmE75C的时空表达在家蚕的变态发育过程中发挥作用。
  Bmo-miR-2763的一个预测靶基因是家蚕生殖细胞核受体因子BmGRF,是20E信号通路中的早晚期基因。Bmo-miR-2763也可通过调控靶基因BmGRF的3′UTR区抑制BmGRF在翻译水平的表达。荧光定量PCR结果显示,Bmo-miR-2763和BmGRF在20E处理前后家蚕脂肪体组织中的表达趋势一致,都显著上调。在家蚕不同发育时期,Bmo-miR-2763和BmGRF的表达趋势不完全一致,但BmGRF在蛹末期特异高表达,且与Bmo-miR-2763的表达相反。此外,Bmo-miR-2763和BmGRF在家蚕精巢中特异高表达,同时Bmo-miR-2763在卵巢和丝腺中也有较高表达。由此推测Bmo-miR-2763在家蚕不同组织和不同发育时期具有不同的调控机制,其可通过与靶基因BmGRF互作主要在家蚕生殖器官发育中发挥作用。
  综上所述,家蚕Bmo-miR-2769和Bmo-miR-2763可分别通过与靶基因的3′UTR的互作调控靶基因在翻译水平的表达;Bmo-miR-2769可能通过调控BmE75不同剪接体的时空表达在家蚕的变态发育过程中发挥作用,而Bmo-miR-2763可能通过调控靶基因BmGRF参与家蚕生殖器官的发育。通过该研究不仅丰富和拓展了miRNAs参与家蚕变态发育调控的功能研究,同时也为进一步研究家蚕miRNA及其靶基因调控昆虫变态发育过程中的分子机制奠定了基础。
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