植物microRNA跨界调控作用

MicroRNAs(miRNAs)是一类19~24个核苷酸的非编码内源性小分子RNA,功能研究表明,miRNAs参与所有细胞过程的调节,包括生长发育、分化凋亡、炎症、免疫应答、代谢及信号转导等生物学过程。最近研究发现,植物miRNAs作为一类功能广泛的分子调控因子,不仅调控植物自身基因的表达,外源植物miRNAs还通过饮食进入到哺乳动物细胞中,调节某些与人类疾病治疗相关的基因或生物学过程。一些植物miRNAs由于其3′端存在2′-O-甲基化修饰、独特茎环结构、高GC含量以及微囊泡、RNA结合蛋白或外泌体样纳米颗粒等载体对其的保护作用,从而在食物加工与极端胃肠道环境中能保持高度稳定。植物miRNAs主要通过饮食获取,借助跨膜miRNA转运蛋白质、受体介导的内吞作用、肠上皮细胞间隙扩散、肠道微生物群脂质依赖性摄取等不同的转运机制,其被消化系统吸收后进入体循环并递送至器官组织,再调节受体细胞功能。本文综述了植物来源miRNAs的跨界调控研究现状,详细总结了植物miRNAs抵抗降解的可能方法、跨越胃肠道屏障的转运机制以及被摄入后在哺乳动物体内的调控作用,例如抗炎、抗病毒和抗肿瘤等相关发现,揭示植物miRNAs在基于RNA的分子治疗以及开发新的治疗药物等方面具有很高的应用潜力。

苜蓿源miR168b跨界调控奶牛体内乳脂相关靶基因的筛选

筛选出高乳脂奶牛和低乳脂奶牛血液和牛奶中显著差异表达的苜蓿来源miRNAs及其在奶牛体内的潜在靶基因,可为进一步探究苜蓿源miRNAs(mtr-miRNAs)在基因水平调节牛奶乳脂率奠定基础。试验首先对生产4胎,日粮水平一致的荷斯坦奶牛牛奶进行了奶牛生产性能(dairy herd improvement,DHI)检测,在高乳脂和低乳脂奶牛中各选3头作为重复。运用RT-qPCR对奶牛血液和牛奶中的苜蓿源miRNAs进行定量,筛选出差异表达miRNAs后对其进行靶基因预测和分析,并根据miRNA-mRNA结合位点和定量结果筛选出与乳脂代谢相关的靶基因。结果如下:1)DHI检测筛选出了3头高乳脂奶牛和3头低乳脂奶牛,高乳脂奶牛牛奶中脂肪含量>4.2%,低乳脂奶牛牛奶中脂肪含量<3.5%;2)苜蓿源novel-miR54、miR156f、miR166a、miR168b和miR168c-3p在奶牛血液和牛奶中均能检测到,其中mtr-miR168b在高乳脂奶牛血液中的表达量极显著低于在低乳脂奶牛中的表达量(P<0.01),在高乳脂奶牛牛奶中的表达量显著低于在低乳脂奶牛中的表达量(P<0.05);3)mtr-miR168b在乳腺上皮细胞中高表达抑制了其中脂代谢标志基因PPARγ,SCD1,CEBP/β和SREBP1的表达量;4)mtr-miR168b预测靶基因分别有1834和296个与GO和KEGG数据库比对成功,靶基因主要与N-聚糖生物合成(3.72%)、cGMP-PKG信号通路(2.37%)和血管平滑肌收缩(2.37%)密切相关,甘油磷脂代谢(1.69%)通路也被显著富集;5)筛选出CPT1A和STARD7两个与脂代谢密切相关的基因,并通过双荧光素酶报告确认了miR-168b和CPT1A与STARD7的靶向关系。由此可见,mtr-miR168b可抑制乳腺上皮细胞中的成脂标志基因的表达,试验为后续验证苜蓿源miRNAs调控奶牛乳脂率提供了可进一步验证的靶基因。

口服中药miRNA的跨界调控作用机制的思考与探讨

miRNA是一类内源性小分子RNA,参与细胞的增殖、分化和凋亡等转录后水平的调控表达,且与机体代谢、免疫、肿瘤等生理、病理过程有密切联系。本文通过对植物miRNA的结构稳定性、口服可吸收性、体内分布特异性以及体内调控机制的描述,阐明外源miRNA发挥跨界调控作用的机制。为植物miRNA特别是药用植物miRNA口服递送发挥作用提供了一个新的思路,也为疾病治疗提供了一个新的方向。

微小RNA介导意大利蜜蜂工蜂对东方蜜蜂微孢子虫的跨界调控

【目的】东方蜜蜂微孢子虫(Nosema ceranae)感染意大利蜜蜂(Apis mellifera ligustica,简称意蜂)导致蜜蜂微孢子虫病。本研究结合前期已获得的miRNA和mRNA组学数据,通过生物信息学方法对意蜂工蜂中肠的差异表达miRNA(differentially expressed miRNA,DEmiRNA)靶向结合的东方蜜蜂微孢子虫的mRNA和差异表达mRNA(DEmRNA)进行预测、数据库注释和调控网络分析,以期在组学水平解析miRNA介导意蜂工蜂对东方蜜蜂微孢子虫的跨界调控机制。【方法】通过比较东方蜜蜂微孢子虫侵染7 d和10 d的意蜂工蜂中肠(AmT1、AmT2)和未受侵染的工蜂中肠(AmCK1、AmCK2)的miRNA组学数据筛选出宿主的显著性DEmiRNA,通过比较侵染意蜂工蜂中肠的东方蜜蜂微孢子虫(NcT1、NcT2)和东方蜜蜂微孢子虫纯净孢子(NcCK)的mRNA数据筛选出病原的DEmRNA。利用TargetFinder软件预测宿主显著性DEmiRNA靶向结合的病原mRNA和DEmRNA。利用相关生物信息学工具对上述靶DEmRNA进行GO和KEGG数据库注释。结合前期研究结果筛选出孢壁蛋白、极管蛋白、蓖麻毒素B凝集素、ABC转运蛋白、ATP/ADP移位酶和糖酵解/糖异生途径等毒力因子和能量代谢通路相关的病原DEmRNA及与其存在靶向结合关系的宿主显著性DEmiRNA,并构建和分析二者的调控网络。【结果】AmCK1 vs AmT1比较组中宿主的48条显著上调miRNA和36条显著下调miRNA分别靶向病原的1345和1046条mRNA;进一步分析发现,宿主的47条显著上调miRNA和34条显著下调miRNA可分别靶向NcCK vs NcT1比较组中病原的584条显著下调mRNA和265条显著上调mRNA,它们可分别注释到19和22个功能条目以及66和64条通路。AmCK2 vs AmT2比较组中宿主的56条显著上调miRNA和51条显著下调miRNA分别靶向病原的1260和1317条mRNA;进一步分析发现,宿主的52条显著上调miRNA和49条显著下调miRNA可分别靶向NcCK vs NcT2比较组中病原的587条显著下调mRNA和336条显著上调mRNA,它们可分别注释到20和23个功能条目以及64和65条通路。AmCK1 vs AmT1和AmCK2 vs AmT2比较组的8条共同显著上调miRNA和1条共同显著下调miRNA分别靶向NcCK vs NcT1和NcCK vs NcT2比较组中的144条共同显著下调和10条共同显著上调mRNA,可分别注释到18和13个功能条目以及38和7条通路。此外,AmCK1 vs AmT1和AmCK2 vs AmT2比较组中宿主的显著上调miRNA可靶向结合NcCK vs NcT1和NcCK vs NcT2比较组中与RNAi途径,孢壁蛋白和蓖麻毒素B凝集素等毒力因子,糖酵解/糖异生途径以及MAPK信号通路相关的病原下调表达mRNA。【结论】在东方蜜蜂微孢子虫的侵染过程中,意蜂工蜂中肠的DEmiRNA与病原的DEmRNA之间存在复杂的靶向结合关系以及潜在的跨界调控关系;宿主的DEmiRNA可能通过抑制或降解病原的RNAi途径、毒力因子、糖酵解/糖异生通路、ATP/ADP移位酶、ABC转运蛋白及MAPK信号通路相关靶DEmRNA影响病原的侵染和增殖。

植物源miRNA跨界调控动物机体健康研究进展

食物中的营养素普遍被认为是有关动物营养调控基因表达的重要物质,近年来发现,食物中植物源miRNA作为一类单链非编码小RNA可能是一种新的食物功能性成分在动物机体发挥调控作用。过去10年出现的证据表明,植物源miRNAs可以通过采食进入动物机体参与基因的表达调控,在动物生理过程和疾病发生发展中产生影响。目前,对食物中植物源miRNA如何进入动物机体并在机体内转运发挥调节功能的一系列活动仍未有系统全面总结。因此,本文从植物源miRNA跨物种的稳定性、转运方式、吸收规律、作用机制和代谢等方面的进展进行总结分析,为探究食物中植物源miRNA与动物健康和生长的关系提供新的视角,并对植物源miRNA跨界调控动物健康和在畜牧生产中的应用前景进行展望,为植物源miRNA的开发利用提供参考。

BLV-miRNA跨界调控人类靶基因预测及生物信息学分析

【目的】评估牛白血病病毒(BLV)来源的miRNAs跨界调控人源基因的风险。对BLV-miRNA可能带来的食品安全问题及对人体健康可能造成何种影响进行前瞻性研究,为未来实际生产中地方流行性白血病防控措施执行的必要性研究奠定基础,对BLV与人类疾病间关联性的研究提供理论指导。【方法】首先使用mirbase网站对BLV miRNA的成熟序列进行查询,通过miRanda软件对BLV编码的10种miRNA(BLV-miR-B1-3P,5P、BLV-miR-B2-3P,5P、BLV-miR-B3-3P,5P、BLV-miR-B4-3P,5P、BLV-miR-B5-3P,5P)进行靶基因预测,并选取每个BLV-miRNA评分前10的候选靶基因(去除重复基因后共88个)进行功能分析,对受到多个BLV miRNA共同调控的候选靶基因使用RNAhybrid软件进行二次预测验证,并对其功能进行分析。【结果】BLV编码的10种miRNA经预测后分别获得1630—16383个靶基因不等。对评分前十的共计88个候选靶基因进行功能分析后发现,其中18个基因无相关功能报道;36个候选靶基因与肿瘤性疾病的发生发展存在相关性。2个候选靶基因可以对细胞周期起调控作用;16个候选靶基因参与细胞信号转导的调控;14个候选靶基因在细胞结构/骨架蛋白的形成中发挥作用;细胞的增殖与凋亡的功能表现成拮抗关系,往往促进增殖的基因同时也可以抑制细胞凋亡,共有13个基因对细胞的增殖和凋亡起调节作用,有趣的是,这13的候选靶基因对细胞增殖凋亡功能的调节是双向性的,但不能明确BLV miRNA对细胞的调节到底是更趋向于增殖还是凋亡,因此仍需要后续研究深入探讨;2个候选靶基因对细胞分化起调节作用;16个候选靶基因对细胞的迁移/侵袭功能起调节作用,再次提示BLV miRNA与肿瘤性疾病可能存在更重要的关联性。7个候选靶基因可能在乳腺细胞的分化、迁移、侵袭过程中发挥重要作用,提示BLV与人乳腺癌相关性的研究中,可以从BLV miRNA的角度深入探讨;BLV-B4-3P的2个候选靶基因Ⅰ型胶原α1链基因(COL1A1)、断裂点簇集区(BCR)对人急性淋巴细胞白血病(ALL)具有调节作用。此外,可以被多个BLV miRNA共同靶向的候选靶基因均属于黏蛋白家族(MUC5B、MUC12和MUC16),且均可以在结肠中表达,对结肠黏膜的形成产生影响。【结论】外源性BLV miRNA可能跨界调控细胞周期、信号转导、结构/骨架、增殖、凋亡、分化、迁移/侵袭相关等细胞功能相关基因,破坏细胞结构;BLV miRNA与人乳腺癌的相关性可能表现在人乳腺癌细胞的分化、迁移、和侵袭过程中;而BLV-miR-B4-3p本身与白血病相关miR 29a共享同一种子区域,可能对人急性淋巴细胞白血病的发生发展造成影响;外源性BLV miRNA具有靶向抑制黏蛋白基因(MUC5B、MUC12、MUC16)表达,通过破坏肠黏膜形成这一途径,跨界调控人源基因的风险。

基于高通量数据的人体外源性植物miRNA跨界调控建模

以基于人体血清的高通量测序数据为研究对象,采用生物计算方法对数据进行分析,以目前已知的人类和植物的RNA数据作为参照集,从中筛选出可能的人体外源植物miRNA;基于miRNA的调控机制原理,获得可能的植物miRNA干扰人类mRNA的靶基因;构建植物miRNA-人类mRNA调控网络模型,分析可能的跨界调控作用。本文通过构建植物-人体跨界调控模型,共挖掘出9个核心模块。研究结果表明,外源性植物miRNA参与调控人体胺代谢、酒精代谢以及脂肪酸代谢等生物过程。

植物microRNA跨界调控哺乳动物基因表达研究进展

微小RNA(miRNA)是一类约22个核苷酸(nt)的单链非编码RNA,能有效调节动植物的靶基因表达。最近研究表明,植物miRNA可以通过胃肠道进入哺乳动物体内,到达靶器官发挥治疗作用。本文主要对植物miRNA分子进行跨物种调控哺乳动物基因表达的研究现状进行综述。揭示植物来源的miRNA可作为一类新的生物活性成分在哺乳动物体内产生疗效,为人类疾病治疗、药用植物物质基础研究提供新思路。

植物miR159靶向MYB基因家族的调控作用及其跨界调控哺乳动物生理功能的研究进展

植物miR159靶向MYB基因家族在植物的生长发育、新陈代谢、逆境响应及病原防御等多种生理过程中发挥关键作用。植物miR159可以跨界调控哺乳动物的生理功能,如抑制肿瘤生长、改善能量代谢、抗氧化应激、调节机体免疫功能等。阐述了miR159通过调控MYB基因家族参与多种植物营养生长、逆境胁迫、开花和果实发育过程,以及外源性植物miR159跨界调控哺乳动物生理功能和对乳腺癌的调控作用,以期为后续深入研究植物miR159的调控网络以及跨物种调控机制提供参考。

植物微小RNA跨界调控机制及其应用研究进展

微小RNA(microRNA,miRNA)是在多种真核细胞及病毒中发现的一类参与基因表达调控的非编码单链RNA。近期研究表明,植物来源的miRNA可以稳定地存在于动物的血液与组织器官中,并参与调控多种靶蛋白的表达而发挥作用。本文拟从植物miRNA跨界调控的研究现状出发,梳理植物miRNA发挥跨界调控功能的机制,并对其在中药miRNA活性成分的挖掘、小核酸药物开发、以植物为载体的药物开发等应用前景进行综述,有利于加深对植物miRNA跨界调控的认识以及对药用植物作用机制和生物学功能的理解,为开发预防或治疗人类疾病的新方法提供思路。

mtr-miR156a在奶牛乳腺上皮细胞的靶基因筛选鉴定及其调控奶牛乳蛋白生物合成的研究

本试验旨在探究苜蓿miR156a(mtr-miR156a)在奶牛乳腺上皮细胞(BMECs)的靶基因及其对乳蛋白合成的调控作用,为进一步研究外源性植物微小RNA(miRNA)调控奶牛乳蛋白合成提供研究基础。首先通过联川生物云平台、TargetScan和RNAhybrid在线网站预测和筛选出mtr-miR156a调控蛋白合成的候选靶基因,然后构建候选靶基因丝氨酸/苏氨酸蛋白磷酸酶2A 56 kDa调节亚基delta亚型(PPP2R5D)和磷酸肌醇3激酶调控亚单位2(PIK3R2)的重组质粒,并通过双荧光素酶验证鉴定出靶向基因,最后运用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)和酶联免疫吸附试验(ELISA)检测过表达mtr-miR156a对BMECs乳蛋白合成相关基因表达以及酪蛋白编码基因mRNA和蛋白表达的影响。结果表明:1)双荧光素酶报告基因和qRT-PCR鉴定了mtr-miR156a可以靶向结合PPP2R5D和PIK3R2并极显著降低其表达水平(P<0.01)。2)与mimic NC相比,过表达mtr-miR156a极显著降低丙酮酸脱氢酶激酶1(PDK1)、核糖体蛋白S6激酶beta-1(S6K1)、真核翻译起始因子4B(eIF4B)、核糖体蛋白S6(RPS6)、结节性硬化症复合物亚基2(TSC2)、脑富集Ras同源物(RHEB)、哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)和真核翻译起始因子4E(eIF4E)相对表达量(P<0.01),极显著提高蛋白激酶B1(Akt1)和真核翻译起始因子4E结合蛋白1(EIF4EBP1)相对表达量(P<0.01)。3)与mimic NC处理相比,过表达mtr-miR156a极显著提高酪蛋白alpha S1(CSN1S1)、酪蛋白alpha S2(CSN1S2)、酪蛋白beta(CSN2)和酪蛋白kappa(CSN3)相对表达量(P<0.01)。4)ELISA结果表明,与mimic NC处理相比,过表达mtr-miR156a显著提高BMECs培养液上清液中α酪蛋白和β酪蛋白含量(P<0.05),极显著提高上清液中κ酪蛋白含量(P<0.01)。综上所述,mtr-miR156a通过靶向结合位于磷脂酰肌醇-3-羟激酶(PI3K)/蛋白激酶B(Akt)/mTOR信号通路的PPP2R5D和PIK3R2,调控PI3K/Akt/mTOR信号通路PDK1、S6K1、eIF4B、RPS6、Akt1、TSC2、RHEB、mTOR、eIF4E和EIF4EBP1等基因表达,上调BMECs中编码酪蛋白基因mRNA和蛋白表达水平,参与BMECs中酪蛋白的调控。

苜蓿miR156及其靶基因生物信息学分析

【目的】分析苜蓿miR156(mtr-miR156)基因家族的序列组成及基因表达功能,为mtr-miR156跨界调控的研究提供理论基础。【方法】应用PmiREN数据库检索并分析mtr-miR156家族成员成熟序列、茎环序列和成熟序列染色体定位信息,weblogo在线网站对mtr-miR156家族成熟序列、茎环序列进行保守性分析,DNAMAN软件分析茎环序列同源性,同时利用联川生物云平台和TargentScan在线网站预测并下载获得mtr-miR156a的靶基因、靶基因GO功能富集分析和KEGG通路富集分析,通过RNAhybrid在线网站比对预测到的所有靶基因与mtr-miR156a的结合位点和结合自由能值,选择符合自由能值的靶基因进行靶基因功能分析。【结果】PmiREN数据库共检索到10个mtr-miR156家族成员;10个成员成熟序列共定位在3条染色体上;10个成员中有8个成员成熟序列完全一致,其余2个成员成熟序列高度保守;10个成员茎环序列中位于成熟序列位置的碱基与成熟序列完全一致;茎环序列同源树分析结果显示10个成员共分为3个分支,mtr-miR156g与其他成员的亲缘关系最远;经过GO功能富集分析发现,预测到牛体内的靶基因显著富集于转录调控功能、细胞膜组成以及ATP合成等;利用KEGG通路注释表明,预测到牛体内的靶基因显著集中于脂肪酸降解通路和Ras信号通路调节等通路中。【结论】苜蓿miR156基因家族可能会通过相关靶基因跨界调控奶牛体内脂肪酸降解、ATP合成、细胞炎症、乳脂乳蛋白合成代谢等作用。

植物与微生物之间的跨界信号调控

依靠信号分子的交流方式广泛存在于原核生物和真核生物之间,在此交流过程中,相互联络的生物之间产生并释放小分子化合物,从而建立原核生物和真核生物交流的通道,影响彼此基因的表达,这个过程即为跨界信号交流.跨界信号交流广泛发生在病原菌或益生菌与其宿主之间,其产生的生理效应主要取决于特异信号在生物个体中所激发的信号通路.揭示跨界信号调控的信号分子或语言,并阐明其作用机理具有很大的挑战性.已有研究表明,细菌和植物能产生多种多样的信号分子,解析这些信号分子并探讨其作用机理逐渐成为该领域研究热点,其研究成果将有助于发掘新的植物抗病策略,例如,通过干扰跨界信号调控途径而不是直接杀死病原细菌达到抗病的效果;而益生菌中的信号分子的作用机理的研究,也利于农业上的应用.这篇综述总结了植物与细菌之间跨界信号调控的最新研究进展,以及植物相关细菌群体感应系统的LuxR类的转录调控因子在跨界信号调控过程中的作用机制.

基于RNAi技术的转基因植物监管现状及其面临的育种领域的挑战

RNA干扰(RNA interference,RNAi)在植物、动物和真菌的生长、发育、病毒防御和转座子失活中起着至关重要的作用。目前已成功利用RNAi技术培育出抗病虫和品质改良等具有优良性状的生物技术产品,为农业绿色发展提供了强有力的支撑。然而,目前RNAi的相关机制尚未完全明确,基于RNAi技术的转基因植物面临着一些亟待解决的问题,同时,对于RNAi转基因植物应用的安全高效监管也需进一步完善。基于此,对RNAi转基因植物的监管现状及其面临的育种上的挑战进行了综述,并对存在的问题提出了解决建议,以期为RNAi技术进一步应用于农业植物改良育种提供新思路,并为其监管评价提供依据。

MicroRNA的生成、检测与功能研究进展

MicroRNAs(miRNAs)是一类具有调控功能的非编码小分子RNA,参与机体的生长、发育、衰老和死亡等多种生理过程。通过综述microRNAs的生成机制与调控功能,总结了植物源microRNAs的跨界调控、病毒microRNAs对宿主和自身复制的正负调节,以及microRNAs在多种癌症诊断和治疗中的重要功能,为microRNAs研究提供了一定的参考,为临床疾病诊断和治疗提供了新的思路,为药物研发提供了新的靶标。

苜蓿非编码RNAs功能作用的研究进展

非编码RNAs在苜蓿生长发育、抵抗非生物胁迫和生物胁迫中起重要作用,苜蓿miRNA还可跨界调控动物癌症的发生。miR-156过表达可使不同基因型的苜蓿开花时间推迟3~5 d或45 d以上,此外miR-156过表达还可降低苜蓿纤维含量;miR-169、miR-172、enod40、lncRNA PDIL1等均可参与调控苜蓿根部根形成;miR-395、lncRNA TCONS_00020253可提高苜蓿的耐盐性;苜蓿miR-5754 (mtr-miR-5754)可直接靶向人类肺腺癌转移相关转录本1 (MALAT1)来调控癌症的发生。因此,研究苜蓿非编码RNAs的功能可为提高苜蓿生物产量和培育新品种提供分子基础。文章综述了非编码RNA中miRNA、lncRNA和circRNA的形成、发挥作用方式以及对苜蓿生长发育(花、叶、根、种子)、生物胁迫、非生物胁迫(盐、干旱、低温、金属离子)等方面的调控机制,并为后续深入开展相关分子机制研究提供策略,为利用非编码RNAs改善苜蓿品质和提高产量奠定基础。

miRNA介导植物-微生物互作中的调控作用及其研究进展

微生物与植物之间存在错综复杂的双向交流和串扰,植物与病原微生物互作直接影响寄主植物的生存状况,而植物和益生微生物互作则有利于宿主的生长和健康,共生微生物也会从中受益。不管是病原微生物还是有益微生物进入植物体内,植物miRNA都会迅速做出响应,同时微生物也可以产生miRNA样RNA(miRNA-likeRNA,milRNA)影响植物健康,可见miRNA(或milRNA)是植物与微生物互作过程中迅速响应的重要媒介分子,其内在机制研究近年来取得了许多进展。文中概述了植物-病原微生物、植物-益生微生物互作中miRNA的调控作用,重点阐述了植物miRNA在植物-病原微生物互作过程中对寄主植物抗病性的调控作用和植物-益生微生物互作过程中对宿主植物生长发育及代谢的调控,以及真菌milRNA对寄主植物的跨界调控作用。

侵染中华蜜蜂6日龄幼虫的蜜蜂球囊菌的微小RNA差异表达谱及调控网络

【目的】蜜蜂球囊菌(Ascosphaeraapis,简称球囊菌)是专性侵染蜜蜂幼虫的致死性真菌病原。MicroRNA(miRNA)作为一类重要的基因表达调控因子,能够广泛参与真菌及其宿主的相互作用过程。本研究通过比较分析球囊菌孢子(AaCK)和侵染中华蜜蜂(Apis cerana cerana,简称中蜂)6日龄幼虫肠道内的球囊菌(AaT)的smallRNA(sRNA)组学数据对球囊菌的差异表达miRNA(differentiallyexpressed miRNA,DEmiRNA)、靶mRNA及二者间的调控网络进行全面解析,旨在揭示miRNA介导的球囊菌对中蜂幼虫的侵染机制。【方法】对于球囊菌侵染的中蜂6日龄幼虫肠道的small RNA-seq(sRNA-seq)数据,利用BLAST工具连续比对东方蜜蜂(Apiscerana)和球囊菌的参考基因组筛滤得到AaT的sRNA组学数据。分别将AaCK和AaT的sRNA组学数据比对miRBase数据库,对球囊菌侵染宿主前后miRNA的数量和结构特征进行分析。联用RNAhybrid+svm_light、Miranda和TargetScan软件预测AaCK vs AaT比较组中DEmiRNA的靶mRNA,进而利用相关生物信息学软件对上述靶mRNA进行GO分类和KEGG代谢通路富集分析。通过Cytoscape软件对DEmiRNA-mRNA调控网络进行可视化。利用Stem-loop RT-PCR、RT-qPCR和分子克隆验证测序结果的可靠性。【结果】在AaCK和AaT中分别鉴定到380和387个miRNA。结构特征分析结果显示,AaCK和AaT的mi RNA皆集中分布在18–25 nt,且首位碱基主要偏向于U。AaCKvsAaT比较组共有270个DEmiRNA,包含155个上调miRNA和115个下调miRNA,分别靶向结合6091和6145个mRNA。GO分类结果显示,上述靶mRNA主要涉及代谢进程、细胞进程、应激反应等15个生物学进程;细胞、细胞组分、细胞器等12个细胞组分;催化活性、结合、转运子活性等11个分子功能。KEGG代谢通路富集分析结果显示,上述靶mRNA富集在123条代谢通路,参与对氨基酸代谢、碳水化合物代谢以及核苷酸代谢等物质代谢,氧化磷酸化、硫代谢、氮代谢等能量代谢,以及MAPK和Hippo等信号通路的调控。球囊菌DEmiRNA与靶mRNA之间存在复杂的调控关系,其中miR-29-x、miR-250-x、miR-4968-y、miR-11200-x、novel-m0023-5p、novel-m0130-5p和novel-m0135-5p等DEmiRNA可靶向结合与球囊菌的半胱氨酸蛋白酶、DNA甲基化转移酶以及几丁质酶相关的mRNA;此外,miR-7-x、miR-9-z、miR-319-y和miR-5951-y等同时参与调控MAPK信号通路;进一步分析发现,miR-250-x同时参与对DNA甲基化转移酶、MAPK信号通路及其他酶类合成与代谢途径的调控,并可能参与球囊菌与中蜂6日龄幼虫之间的跨界调控。通过Stem-loopRT-PCR和RT-qPCR验证了4个DEmiRNA的差异表达,并利用分子克隆和Sanger测序证实miR-7-x的序列与测序结果一致。【结论】本研究解析了侵染中蜂6日龄幼虫的球囊菌的miRNA差异表达谱及DEmiRNA的调控网络,揭示了球囊菌DEmiRNA可能通过调控病原的物质和能量代谢、增殖、毒力、信号通路及相关mRNA参与对中蜂幼虫的侵染过程。miR-7-x、miR-250-x、novel-m0023-5p等关键DEmiRNA有望作为白垩病治疗的新型分子靶点。

植物源外泌体样纳米颗粒及其应用研究进展

植物源外泌体样纳米颗粒(plant-derived exosome-like nanoparticles,PELNs)是从植物组织中分离得到的一类直径为30~300 nm的膜性小泡,其内含有蛋白质、脂质和核酸等成分,在植物自身物质代谢、免疫防御等方面具有重要作用,并且还能够跨界调控真菌、动物细胞的生理活动,具有极大的应用价值。近年来,PELNs的研究急剧增多,越发凸显了3个方面问题:(1)PELNs的植物材料来源混杂;(2)缺乏统一的PELNs分离与表征技术体系;(3)PELNs的生物跨界调控分子机制亟待阐明。该文聚焦于上述问题,首先概述了PELNs的生物发生和组成成分,并讨论了PELNs的分离技术、表征方法,同时对PELNs在生物医学上的应用以及未来的研究方向进行了分析,以期推动PELNs研究规范的建立,为深入解析PELNs的跨界调控作用机制提供理论参考。