长角血蜱唾液中的microRNA分析和它们的功能研究

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蜱唾液含有许多生物活性分子,这些分子与蜱的叮咬、吸血和病原体的传播有关。其中,MicroRNA(miRNA)是一类短的非编码RNA,长度为19-24个核苷酸,它们在转录后水平上与目标mRNA结合,作为基因表达的调节分子,调控多种细胞功能,如生长、代谢和发育的调节。因此,从蜱唾液中发现和鉴定重要的miRNA分子,将有助于解析病原体和宿主之间相互作用的分子机制,也可能有助于发现新的蜱的药物控制靶标,应用于控制蜱及蜱传病。  采集长角血蜱的唾液样本,构建小RNA转录组文库,进行测序。该数据库检测到1740万个长度在18-30个核苷酸的clean reads,总共发现319个已知miRNA和1个未知miRNA。其中丰度最高的10个miRNA是miR-100-2、miR-315、miR-184-1、miR-100-5p-2、miR-5307、miR-184-3p-3、Let-7-5p-6、miR-71-5、miR-1-3p-6、miR-375和miR-184。  本研究对miR-375和miR-184二个分子进行进一步功能研究。对miR-375在不同发育阶段的蜱以及成蜱的不同组织进行实时定量PCR(qRT-PCR)分析,结果显示在蜱的不同发育阶段,miR-375的表达在未吸血的若蜱中表达最高,胚胎中的表达最低;在成蜱的不同组织中,miR-375在唾液腺中转录水平最高。为研究miR-375的功能,反义Ant-375被用来抑制miR-375的转录,与反义对照Ms-ant和未注射的对照组相比,实验组(Ant-375)蜱产卵数量显著减少(t(10)=2.652,P=0.0242),卵的孵化率也显著降低(t(10)=2.272,P=0.0242)。对miR-184在不同发育阶段的蜱以及成蜱的不同组织进行实时定量PCR(qRT-PCR)分析,结果显示在蜱的不同发育阶段,miR-184在未吸血若蜱中的转录水平最高,在未吸血幼蜱中最低;mir-184的组织分布检测结果表明,它在中肠中转录水平最高。为了研究miR-184的功能,反义Ant-184被用来抑制mir-184的转录,可显著性下调mir-184(t(4)=12.32,P=0.0002),与非注射组对照组和反义对照Ms-Ant组(t(22)=2.19,P=0.0388)相比,实验组(Ant-184)蜱的饱血体重显著降低,产卵时间(33.5±1.91)延长,卵的数量(t(10)=3.147,P=0.0137)和卵的质量(t(10)=3.4472,P=0.0063)显著减少。  对三个实验组的产卵过程进行监测,与对照组相比,Ant-184组饱血蜱所产的卵完全干燥死亡,未孵化,孵化率显著降低。为了进一步探索导致蜱产卵天数、产卵数量和质量和孵化率的变化的机制,我们预测了miR-184的靶标蛋白为蜱卵黄蛋白Vg和K-10蛋白靶点。我们对miR-184沉默后的半饱血蜱(吸血第4天)、饱血的蜱(吸血第6天)、饱血后第2天的蜱中的Vg(Vg1,Vg2,Vg3)和K-10的表达的变化进行检测,结果显示不同吸血时间段K-10的表达无显著差异。在吸血第4天,Vg1(P<0.0001),Vg2(P=0.0180),和Vg3(P=0.0061)基因上(P=0.0189)和Vg3(P=0.0149)显著上调。在卵胚阶段Vg1(P=0.003)和Vg3(P=0.009)高表达,而Vg2(P=0.0034)显著低表达。  本实验首次研究了蜱的唾液中miRNA种类和数量特征,构建了长角血蜱唾液的小RNA文库,蜱唾液中鉴定的miRNA将有助于揭示蜱病原体和宿主之间相互作用的分子机制,并为防控蜱及蜱传病提供新的策略。研究证明了miR-375在蜱产卵和卵孵化中的作用,抑制该分子将减少蜱的产卵和卵的孵化。研究还证明miR-184的沉默对长角血蜱的血液消化和产卵有影响,这与调控蜱的Vg不同时间的表达相关,miR-184的沉默导致产卵时间延长、产卵量和孵化率显著降低。对每个miRNA及其在无脊椎动物载体中的靶基因预测、验证和作用机制进行详细分析,是本项工作进一步的探索的方向。
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