康樂院士PNAS發(fā)布miRNA研究重要發(fā)現

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來自中科院動物所、中國科學院北京生命科學研究院的研究人員證實,在蝗蟲中MicroRNA-276通過上調brm促進了卵孵化同步。這一研究發(fā)現發(fā)表在1月4日的《美國國家科學院院刊》(PNAS)上。

領導這項研究的是現任中國科學院動物研究所所長、中國科學院北京生命科學研究院院長的中國科學院院士康樂(LeKang)。主要研究領域是以昆蟲為模式系統(tǒng),主要開展生態(tài)基因組、抗寒性以及化學生態(tài)及行為學研究。曾榮獲國家自然科學三等獎,獲何梁何利生命科學與技術進步獎等獎項。獲美國昆蟲學會頒發(fā)的杰出科學家獎。

發(fā)育同步是一致群集、遷移和性成熟的基礎,是群居動物適應變化環(huán)境的一種重要策略。但目前對于發(fā)育同步的分子機制仍不是很清楚。飛蝗(Locustamigratoria)是最廣泛的一類蝗蟲物種,長期以來被用作為昆蟲形態(tài)學、行為和生理學研究的模型生物。在群居個體與獨居個體之間飛蝗顯示出非遺傳多型性,前者比后者更加表現出性成熟和遷移的同步性(延伸閱讀:PlosGenetics:miRNA或將成為蝗災治理突破口)。

MicroRNA(miRNA)是一類長度為18-24nt的內源性非編碼單鏈RNA分子,它廣泛存在于各種真核生物中,主要通過與靶基因mRNA的3’非翻譯區(qū)(3’UTR)不完全配對,使mRNA降解或有效抑制mRNA翻譯成靶基因從而發(fā)揮作用,在真核生物基因的轉錄、表達過程中起著重要的調控作用。研究顯示,動物中約有50%以上編碼基因的表達都受到miRNA的調控。

在這篇文章中,研究人員證實相比于獨居蝗蟲,群居蝗蟲的卵孵化事件更加一致,在群居蝗蟲的卵巢和卵子中microRNA-276(miR-276)呈顯著高水平表達。有意思地是,研究人員發(fā)現分別在群居雌蝗蟲中抑制miR-276及在獨居雌蝗蟲中過表達它,可使得后代受精卵更加異時及同步孵化。并且,miR-276直接靶向轉錄共激活因子基因brahma(brm),導致了它上調。敲低brm不僅可造成群居蝗蟲非同步卵孵化,并破壞了獨居蝗蟲中miR-276誘導的同步卵孵化。機制研究證實,miR-276是以一種依賴于brm二級結構??miR-276結合位點周圍莖環(huán)的方式介導的brm激活。

研究結果揭示出了miR-276提高brm表達促進發(fā)育同步的機制,提供了與生物同步性密切相關的發(fā)育穩(wěn)態(tài)調控及種群維持的一些重要新見解。


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