解析昆蟲miRNA的重要功能

全世界每年有5億多人因蚊蟲叮咬感染致病，其中一百多萬人死于蚊蟲傳播的疾病。所以，科學(xué)家們一直致力于揭示蚊蟲吸血和蚊蟲繁殖的分子調(diào)控機(jī)理，以期為有效控制蚊蟲傳播疾病提供理論基礎(chǔ)和技術(shù)支撐。

西南大學(xué)家蠶基因組生物學(xué)國家重點實驗室科研人員劉仕平與美國加州大學(xué)河濱分校昆蟲系的Alexander S. Raikhel教授的實驗室進(jìn)行了2年合作研究，揭示了蚊蟲特異性miRNA，miR-1174的重大生物學(xué)功能。劉仕平以第一作者于2014年9月22日在PNAS上發(fā)表了該研究成果：蚊子特異miR-1174通過靶向絲氨酸羥甲基轉(zhuǎn)移酶(SHMT)來控制中腸的關(guān)鍵功能(A mosquito-specific microRNA-1174 targets serine hydroxymethyltransferase to control key functions in the gut)。加州大學(xué)河濱分校是第一完成單位，西南大學(xué)是第二完成單位。該研究受美國NIH項目(RO1 AI113729)、教育部留學(xué)基金委西部項目(2010850541)和國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃(973計劃：2012CB114602)的共同資助。

研究人員發(fā)現(xiàn)，miR-1174僅在伊蚊和按蚊的中腸中表達(dá)，當(dāng)雌蚊吸血后其表達(dá)量明顯上調(diào)。而當(dāng)miR-1174下調(diào)后，伊蚊和按蚊對糖水的吸收表型異常，部分蚊子的腹部因為糖水吸取過多而被撐破。miR-1174下調(diào)后，蚊子吸血率明顯降低，即使少數(shù)蚊子吸血，但血液多不進(jìn)入中腸，而是滯留在蚊子的“胃”中。卵的發(fā)育得不到足夠的營養(yǎng)，蚊子的產(chǎn)卵率顯著降低。與對照相比，miR-1174下調(diào)后蚊子的壽命明顯縮短。為了進(jìn)一步研究miR-1174與異常表型之間的因果關(guān)系，研究人員證明了絲氨酸羥甲基轉(zhuǎn)移酶(SHMT)是miR-1174的靶基因，通過改變SHMT的表達(dá)對miR-1174下調(diào)所導(dǎo)致的異常表型進(jìn)行了挽救。作者認(rèn)為：蚊子特異性miRNAs，特別是miR-1174具有重要的生物學(xué)意義，它們可能影響人們今后控制蚊子的策略。所以，本研究具有重大的理論和應(yīng)用價值。

該研究結(jié)果得到國際同行的高度重視。審稿專家評價：“這是一項非常有趣的發(fā)現(xiàn)，在蚊蟲研究領(lǐng)域無疑是一個令人振奮的消息，在控制蚊蟲或病原媒介昆蟲方面有重大的理論和應(yīng)用價值”?！霸摴ぷ鲗σ粋€物種特異miRNA的功能進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，將成為未來研究蚊蟲miRNA功能的模式。” 據(jù)悉，家蠶基因組生物學(xué)國家重點實驗室是世界上最早開展家蠶miRNA研究的團(tuán)隊之一，劉仕平博士本人就在國際上連續(xù)發(fā)表了多篇高水平論文，并在國際同行中產(chǎn)生了積極影響。這次與美國加州大學(xué)合作發(fā)表論文，是實驗室國際合作的重要成果，也是將家蠶經(jīng)驗應(yīng)用于其他重要模式昆蟲的成功例子。

A．Raikhel教授是國際昆蟲分子生物學(xué)和發(fā)育生物學(xué)研究領(lǐng)域的頂尖級科學(xué)家之一，美國科學(xué)院院士，加州大學(xué)杰出教授。A．Raikhel教授長期以來以媒介昆蟲—蚊子及其轉(zhuǎn)播的病原微生物為體系，在媒介昆蟲的分子生物學(xué)、分子內(nèi)分泌學(xué)、分子免疫學(xué)、激素轉(zhuǎn)錄調(diào)控及生物醫(yī)學(xué)等諸多領(lǐng)域獲得了一系列突出研究成果，在Science，Immunity，PNAS，EMBO Journal，EMBO Reports，PLoS Pathogens，J. Biol. Chem，Dev. Biol.和Mol Cell Biol等國際頂級刊物上發(fā)表了大量有影響的研究論文。近年來，A．Raikhel教授在非編碼RNA調(diào)控蚊子生殖發(fā)育方面也取得了重要突破。特別是近兩年，劉仕平博士與他的實驗室合作，在miRNA調(diào)控蚊蟲吸血和卵的發(fā)育方面取得了可喜的成果，這一研究為他今年成功獲得美國國立衛(wèi)生研究院(NIH)重大項目資助提供了重要支撐。

文章正式接收后，為向劉仕平博士表示祝賀， 2014年9月16日下午，國家重點實驗室舉行了專題學(xué)術(shù)報告會。會上，介紹了這一來之不易的研究成果，并與師生就miRNA的研究進(jìn)行了討論。

全文在線：http://www.pnas.org/content/early/2014/09/17/1416278111. full.pdf+html。

(供稿：陳玉琳)