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原文
bioRxiv Genomics· Afzal, Z., Hatcher, C., Kumar, D. ·· 1 天前评分37

非洲鳉鱼(Nothobranchius furzeri)压缩成熟过程中 miRNA-mRNA 调控网络的协同重塑

Coordinated microRNA-mRNA regulatory remodelling across the compressed maturation of the African killifish (Nothobranchius furzeri)

导读

研究人员在非洲鳉鱼(Nothobranchius furzeri)三个发育阶段(4周、~8周、~8月龄)整合 miRNA 与 mRNA 表达谱,鉴定 398 个发育动态 miRNA 与逾 2,000 个差异表达基因,发育阶段是表达变异的主要来源。

深度解读

miRNA调控发育时序的认识始于线虫遗传学:lin-4与let-7作为异时性调控因子被确立[1][4],随后let-7家族成员mir-48、mir-84与mir-241被证明协同控制线虫的幼虫期转换[2],果蝇中let-7/miR-125缺失会使变态过程出现时间延迟[3],类似的时序功能也见于包括哺乳动物在内的其他动物[4]。但这些认识大多来自遗传工具成熟、miRNA注释完备的无脊椎模型;在一个成熟进程被极度压缩、miRNA注释仍有限的脊椎动物中,miRNA与mRNA表达如何协同重塑,一直缺乏整体描绘。

非洲鳉鱼为这一问题提供了独特入口:它性成熟极快、寿命极短,生活史为适应短暂的栖息环境而严格分为两个阶段[5]。研究者在同一批未经暴露处理的个体中同步测定miRNA与mRNA表达,覆盖新孵化幼鱼(总龄4周)、幼体(约8周)与老年成鱼(约8个月)三个阶段。结果显示,发育阶段是两类数据中最主要的变异来源,两套表达谱各自独立地重现了从幼鱼经幼体到成鱼的推进;转录组变化体现组织的持续成熟,如晶状体发育相关crystallin基因表达上升,幼体转换期有超过2000个基因差异表达。

作者进而将398个随发育动态变化的miRNA与预测靶基因整合,发现miR-200/141、miR-29、let-7和miR-34等保守发育调控家族在趋向成体时上升、其预测靶群则同步下降,与let-7家族在线虫幼虫-成体转换[2]及果蝇变态时序[3]中的角色遥相呼应。阶段对照分析进一步锁定miR-34a、miR-29a、miR-29b、miR-15a及一个新候选miRNA,其靶关系独立于总体发育轨迹持续存在。其中miR-29的诱导尤为突出:此前同行评审研究已报道miR-29在鳉鱼衰老脑中被诱导,遗传拮抗其功能会引发基因表达变化[6];miR-34、let-7等保守miRNA在无脊椎模型中参与寿命调控亦有报道[7],与本文中相应家族向成体富集的图景构成跨物种的对照。

由此,这项工作把过去逐个验证的时序miRNA功能放进“压缩式”脊椎动物成熟的全景中检验,显示保守的miRNA-mRNA调控程序在快速成熟过程中协同重塑,并为注释有限的物种建立了研究转录后调控的分析框架。当然,靶关系主要来自预测而非实验验证,取样时间点也只有三个,新候选miRNA的功能以及这些相关变化背后的因果链条,仍留待后续功能研究回答。

来源:bioRxiv Genomics · biorxiv.org

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