近日，中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院黃海水產(chǎn)研究所“海洋漁業(yè)生物遺傳資源評(píng)價(jià)與合成利用”院創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)以半滑舌鰨為研究模型，繪制了其性別決定與分化時(shí)期的競(jìng)爭(zhēng)性內(nèi)源RNA（ceRNA）網(wǎng)絡(luò)，發(fā)現(xiàn)了一個(gè)雙重ceRNA分子路徑，解析了ceRNA調(diào)控魚類性別決定與分化的表觀遺傳機(jī)制。該研究首次證實(shí)了魚類性別決定與分化的ceRNA調(diào)控機(jī)制，同時(shí)也是脊椎動(dòng)物性別決定與分化研究領(lǐng)域報(bào)道的首個(gè)雙重ceRNA調(diào)控機(jī)制。研究成果以“ceRNA crosstalk mediated by ncRNAs is a novel regulatory mechanism in fish sex determination and differentiation”為題發(fā)表于國(guó)際著名期刊Genome Research。
性別決定與分化機(jī)制的探討一直是生命科學(xué)研究中最具吸引力和最熱門的領(lǐng)域之一。作為相對(duì)低等的脊椎動(dòng)物，魚類由于極其豐富的性別決定類型和環(huán)境可塑性，其性別決定與分化成為研究表觀遺傳介導(dǎo)環(huán)境與基因互作的絕佳模型。作為重要的表觀遺傳調(diào)控機(jī)制之一，非編碼RNA（ncRNA）可通過(guò)調(diào)控染色體的結(jié)構(gòu)和功能、順式或反式調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄等方式調(diào)控基因的表達(dá)。然而，ncRNA是否調(diào)控魚類的性別決定與分化，又是以何種方式調(diào)控魚類的性別決定與分化鮮有報(bào)道。
本研究利用全轉(zhuǎn)錄測(cè)序技術(shù)，繪制了半滑舌鰨性別決定與分化時(shí)期的ncRNA動(dòng)態(tài)表達(dá)圖譜和ceRNA調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，發(fā)現(xiàn)一個(gè)來(lái)源于半滑舌鰨性別決定基因dmrt1外顯子4上的環(huán)狀RNAcircdmrt1和來(lái)自于常染色體上的lncRNAAMSDT均可與cse-miR-196、gsdf形成復(fù)雜的ceRNA調(diào)控關(guān)系。進(jìn)而綜合運(yùn)用RNAi、RNA pull down、免疫共沉淀實(shí)驗(yàn)、熒光原位雜交等分子技術(shù)，證實(shí)了circdmrt1、AMSDT均能在體外及體內(nèi)結(jié)合cse-miR-196，并且在轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)控gsdf的表達(dá)。
circdmrt1和AMSDT的分子特性及其表達(dá)特征
circdmrt1、AMSDT與cse-miR-196互作調(diào)控gsdf的ceRNA關(guān)系
基于上述發(fā)現(xiàn)，研究人員提出了ceRNA介導(dǎo)半滑舌鰨性別決定與分化的分子模型。在性別分化時(shí)期，circdmrt1和AMSDT在雄魚精巢中特異性高表達(dá)，吸附cse-miR-196，進(jìn)而解除cse-miR-196對(duì)gsdf的抑制，提高gsdf的表達(dá)，從而激活雄性信號(hào)通路。相反，cricdmrt1和AMSDT在雌性卵巢中低表達(dá)，使得cse-miR-196的表達(dá)在卵巢中較高，抑制了gsdf的表達(dá)，從而激活了雌性信號(hào)通路。該研究表明，ceRNA介導(dǎo)的分子通路是調(diào)控魚類性別決定與分化的有效途徑。該研究不僅豐富了魚類性別決定與分化的表觀調(diào)控理論，而且為脊椎動(dòng)物性別決定與分化機(jī)制的深入研究提供了新思路。
雙重ceRNA調(diào)控半滑舌鰨性別決定與分化的模型
黃海水產(chǎn)研究所唐麗麗博士后為論文第一作者，邵長(zhǎng)偉研究員和德國(guó)維爾茨堡大學(xué)Manfred Schartl教授為論文通訊作者。本研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金優(yōu)秀青年基金、國(guó)家高層次人才特殊支持計(jì)劃、青島海洋科學(xué)與技術(shù)試點(diǎn)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室“鰲山人才”優(yōu)秀青年學(xué)者、山東省泰山學(xué)者青年專家、院創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)等項(xiàng)目的支持。
https://genome.cshlp.org/content/early/2022/08/12/gr.275962.121.abstract
