近日，中國水產(chǎn)科學(xué)研究院黃海水產(chǎn)研究所“海洋漁業(yè)生物遺傳資源評價與合成利用”院創(chuàng)新團隊以半滑舌鰨為研究模型，繪制了其性別決定與分化時期的競爭性內(nèi)源RNA（ceRNA）網(wǎng)絡(luò)，發(fā)現(xiàn)了一個雙重ceRNA分子路徑，解析了ceRNA調(diào)控魚類性別決定與分化的表觀遺傳機制。該研究首次證實了魚類性別決定與分化的ceRNA調(diào)控機制，同時也是脊椎動物性別決定與分化研究領(lǐng)域報道的首個雙重ceRNA調(diào)控機制。研究成果以“ceRNA crosstalk mediated by ncRNAs is a novel regulatory mechanism in fish sex determination and differentiation”為題發(fā)表于國際著名期刊Genome Research。

性別決定與分化機制的探討一直是生命科學(xué)研究中最具吸引力和最熱門的領(lǐng)域之一。作為相對低等的脊椎動物，魚類由于極其豐富的性別決定類型和環(huán)境可塑性，其性別決定與分化成為研究表觀遺傳介導(dǎo)環(huán)境與基因互作的絕佳模型。作為重要的表觀遺傳調(diào)控機制之一，非編碼RNA（ncRNA）可通過調(diào)控染色體的結(jié)構(gòu)和功能、順式或反式調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄等方式調(diào)控基因的表達(dá)。然而，ncRNA是否調(diào)控魚類的性別決定與分化，又是以何種方式調(diào)控魚類的性別決定與分化鮮有報道。

本研究利用全轉(zhuǎn)錄測序技術(shù)，繪制了半滑舌鰨性別決定與分化時期的ncRNA動態(tài)表達(dá)圖譜和ceRNA調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，發(fā)現(xiàn)一個來源于半滑舌鰨性別決定基因dmrt1外顯子4上的環(huán)狀RNAcircdmrt1和來自于常染色體上的lncRNAAMSDT均可與cse-miR-196、gsdf形成復(fù)雜的ceRNA調(diào)控關(guān)系。進而綜合運用RNAi、RNA pull down、免疫共沉淀實驗、熒光原位雜交等分子技術(shù)，證實了circdmrt1、AMSDT均能在體外及體內(nèi)結(jié)合cse-miR-196，并且在轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)控gsdf的表達(dá)。

circdmrt1和AMSDT的分子特性及其表達(dá)特征

circdmrt1、AMSDT與cse-miR-196互作調(diào)控gsdf的ceRNA關(guān)系

基于上述發(fā)現(xiàn)，研究人員提出了ceRNA介導(dǎo)半滑舌鰨性別決定與分化的分子模型。在性別分化時期，circdmrt1和AMSDT在雄魚精巢中特異性高表達(dá)，吸附cse-miR-196，進而解除cse-miR-196對gsdf的抑制，提高gsdf的表達(dá)，從而激活雄性信號通路。相反，cricdmrt1和AMSDT在雌性卵巢中低表達(dá)，使得cse-miR-196的表達(dá)在卵巢中較高，抑制了gsdf的表達(dá)，從而激活了雌性信號通路。該研究表明，ceRNA介導(dǎo)的分子通路是調(diào)控魚類性別決定與分化的有效途徑。該研究不僅豐富了魚類性別決定與分化的表觀調(diào)控理論，而且為脊椎動物性別決定與分化機制的深入研究提供了新思路。

雙重ceRNA調(diào)控半滑舌鰨性別決定與分化的模型

黃海水產(chǎn)研究所唐麗麗博士后為論文第一作者，邵長偉研究員和德國維爾茨堡大學(xué)Manfred Schartl教授為論文通訊作者。本研究工作得到國家自然科學(xué)基金優(yōu)秀青年基金、國家高層次人才特殊支持計劃、青島海洋科學(xué)與技術(shù)試點國家實驗室“鰲山人才”優(yōu)秀青年學(xué)者、山東省泰山學(xué)者青年專家、院創(chuàng)新團隊等項目的支持。

https://genome.cshlp.org/content/early/2022/08/12/gr.275962.121.abstract