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在昆虫生长发育的过程中,蜕皮激素控制着昆虫的蜕皮,使昆虫可以顺利地向下一个生长阶段发育;在目前已经研究过的miRNAs中,也有一些miRNAs调控着昆虫的生长发育,起着和激素相似的作用。那么,在激素和miRNA之间是否存在相互调控关系呢?如果存在相互调控关系,那又是谁调控谁呢?针对这些问题,前人在果蝇等昆虫中进行了大量研究,并已经证实,蜕皮激素可以调控某些miRNAs的表达。
家蚕作为经典遗传学研究的模式生物之一,我们想知道,在家蚕体内蜕皮激素和miRNA之间是否也存在着调控关系呢?本文针对这一问题,以bmo-let-7 miRNA及其候选靶基因Bmlin-28和Bmlin-41作为对象进行了研究。获得的主要研究结果如下:
1、家蚕Bmlin-28和Bmlin-41基因的克隆与序列分析以及表达情况研究
克隆了异时性基因Bmlin-28和Bmlin-41,并通过RT-PCR对其发育时期特异性和组织特异性表达模式进行了调查。
Bmlin-28基因开放阅读框(ORF:119-473)长为354bp,编码117个氨基酸,由4个外显子和3个内含子构成。其蛋白结构具有一个冷休克蛋白结构域CSP和两个CCHC锌指结构域。在动物中,冷休克蛋白CSP被认为是Y-BOX蛋白家族成员,其功能是抑制蛋白翻译和调节mRNA的稳定性。CCHC锌指结构域具有核酸结合功能,被认为是转录后调控因子。
对lin-28进行同源性分析,并使用Clustalx对它们进行聚类分析,表明lin-28在各物种当中进化是相当保守的。
对Bmlin-28基因的表达情况进行研究,发现Bmlin-28基因在5龄3天大造品种的家蚕卵巢、精巢、血液中特异表达,其中在卵巢中的表达量为最高。在3龄期之前家蚕中的表达量要高于3龄后期。
Bmlin-41开放阅读框(ORF)长为2166bp,编码721个氨基酸,该基因ORF是一个单外显子。其蛋白结构具有2个功能结构域,分别是NHL和B-BOX。其中,NHL被认为具有催化酶的作用,可以催化蛋白C端发生a-氨基化,B-BOX是一种RNA结合锌指蛋白。
对lin-41进行同源性分析,发现lin-41基因在各个物种之间的同源性较低。使用Clustalx对它们进行聚类分析,表明家蚕Bmlin-41钉和以上几种物种lin-41基因有两段氨基酸序列相对较保守,这两段氨基酸序列恰好是该基因的NHL和B-BOX这两个功能结构域。
对Bmlin-41基因的表达情况进行研究,发现Bmlin-41基因在家蚕1龄早期和4龄早期高量表达,2眠、3龄中期、4龄中期、5龄3天次之,除了在3眠和4眠RT-PCR未检测到表达外,在其他时期也都有微量表达。5龄3天Bmlin-41在家蚕卵巢中高量表达,在头部、中肠和脂肪体内也有微量表达,而在其它组织中几乎没有表达。
2、家蚕Bmlin-28和Bmlin-41基因3UTR的克隆与序列分析
克隆了Bmlin-28基因的3UTR和Bmlin-41基因的3UTR。
Bmlin-273UTR长585bp,与Bmlin-28基因拼接后总长为1051bp,使用RNAhybrid在线预测,发现在拼接后序列的854位和961位有两个bmo-let-7的靶位点。
Bmlin-413UTR长1266bp,与Bmlin-41基因拼接后总长为3555bp,使用RNAhybrid在线预测,发现在Bmlin-41基因3UTR上有两个bmo-let-7的靶位点,分别位于3UTR的780位和919为,即位于拼接后序列的2946位和3085位。
3、蜕皮激素对bmo-let-7的诱导研究
用不同浓度的蜕皮激素处理家蚕卵巢细胞系BmN-SWU1和BmN-SWU2以及胚胎细胞系BmE,然后用Northern杂交检测bmo-let-7表达量的变化情况。我们发现,不同浓度蜕皮激素对bmo-let-7的诱导效果各不相同,并且用以实验的细胞种类和诱导时间也是影响诱导效果的重要因素。