【目的】微小RNA（microRNA,miRNA）是一类在转录后水平对mRNA进行负调控的关键调控因子。本研究旨在通过分析意大利蜜蜂（Apis mellifera ligustica,简称意蜂）幼虫肠道发育过程中差异表达miRNA（differentially expressed miRNA,DEmiRNA）及其调控网络,提供miRNA的表达谱和差异表达信息,揭示DEmiRNA在幼虫肠道发育中的作用。【方法】利用small RNA-seq（sRNA-seq）技术对意蜂4、5和6日龄幼虫肠道样品（Am4、Am5和Am6）进行测序,将质控后的数据与西方蜜蜂（Apis mellifera）参考基因组进行比对,然后将比对上的序列标签（tags）注释到miRBase数据库,并利用TPM（tags per million）算法归一化处理所得miRNA的表达量,再通过相关生物信息学软件对miRNA进行表达量聚类、前体二级结构预测及差异表达分析。利用TargetFinder软件预测DEmiRNA的靶基因,使用Blast软件对靶基因进行GO和KEGG数据库注释,进而通过Cytoscape软件构建miRNA-mRNA的调控网络。采用茎环实时荧光定量PCR（Stem-loop RT-qPCR）验证测序数据的可靠性。【结果】意蜂幼虫肠道样品的测序分别得到10 841 644、12 037 678和9 230 496条有效序列标签;Am4 vs Am5比较组包含16个上调和10个下调miRNA,Am5 vs Am6比较组包含5个上调和7个下调miRNA。其中,novel-m0031-3p为两个比较组所共有,并结合5个与蜕皮激素诱导蛋白相关的靶基因;二者的特有DEmiRNA数分别为25和11个。Am4 vs Am5的26个DEmiRNA结合5 742个靶基因,其中2 725个靶基因可注释到GO数据库中的46个GO term,并主要富集在结合、细胞进程、代谢进程和单组织进程等;Am5 vs Am6的12个DEmiRNA结合3 733个靶基因,且其中2 725个靶基因富集在结合、细胞进程、单组织进程和代谢进程等41个GO term;此外,两个比较组中的DEmiRNA分别有1 046和676个靶基因可注释到116和92条KEGG代谢通路,且Am4 vs Am5比较组的DEmiRNA的靶基因富集在Wnt信号通路、Hippo信号通路、嘌呤代谢和内吞作用等通路上的数量均高于Am5 vs Am6比较组。进一步分析结果显示Am4 vs Am5中的上调和下调miRNA可分别结合611和85个靶基因,其中ame-miR-6052结合的靶基因数最多,可通过结合5个靶基因,参与对细胞色素P450的调控;miR-281-x结合49个靶基因,并间接调控组氨酸代谢、TGF-β信号通路以及Hippo信号通路;Am5 vs Am6中的上调和下调miRNA可分别结合43和431个靶基因,其中miR-iab-4-x结合靶基因数量最多,并广泛参与调控背腹轴的形成、Hippo信号通路、Wnt信号通路、FoxO信号通路、Notch信号通路以及mTOR信号通路等与生长发育相关的通路。调控网络分析结果表明,DEmiRNA与靶基因间形成较为复杂的调控网络,DEmiRNA居于调控网络的中心位置,而mRNA位于调控网络的外周。最后,通过茎环实时荧光定量PCR对随机选取的3个DEmiRNA进行验证,结果证实了测序数据的可靠性。【结论】在全基因组水平对意蜂幼虫肠道的DEmiRNA及其靶基因进行预测和分析,并对DEmiRNA的调控网络进行构建及分析,发现意蜂幼虫通过调节包括ame-miR-6052、miR-iab-4-x、miR-281-x和novel-m0031-3p在内的多个miRNA的表达水平对肠道生长和发育进行调控,研究结果不仅提供了意蜂肠道发育过程的miRNA表达谱及差异表达信息,也为阐明意蜂幼虫肠道的发育机理打下基础。
【目的】在个体和细胞水平上探讨家蚕（Bombyx mori）BmCaspase-8-Like（BmCasp8L）的免疫负调控功能,为研究昆虫免疫负调控机制提供参考。【方法】通过RT-PCR技术克隆BmCasp8L并进行结构域预测和进化分析;利用荧光定量PCR检测BmCasp8L在家蚕各龄期、5龄第3天及预蛹期各组织中的时空表达特征和家蚕感染细菌后的免疫诱导表达特征;合成用于RNAi的dsRNA,通过注射dsRNA在个体中降低BmCasp8L的表达水平,并检测对抗菌肽基因表达水平的影响;构建BmCasp8L的细胞表达载体,通过质粒或dsRNA的转染在BmE细胞中过表达BmCasp8L或降低BmCasp8L的表达水平,并利用Western blot或定量PCR予以确认,同时检测抗菌肽基因表达水平的变化及转录因子BmRelish的切割。【结果】BmCasp8L与鳞翅目Caspase-6、哺乳动物Caspase-8同源,其序列与BmDredd、DmDredd N端分别具有61%、42%的相似性,但缺少C端的Caspase结构域。时空表达特征分析表明,BmCasp8L在眠蚕期表达量高于起蚕期,在预蛹期、蛹第7天、蛾第1天表达量明显升高;在5龄第3天幼虫体内,BmCasp8L在血细胞中的表达量明显高于其他组织,而在预蛹期,BmCasp8L主要在丝腺中表达。免疫诱导表达谱显示,5龄第3天家蚕在注射感染黑胸败血芽孢杆菌或粘质沙雷氏菌1 h内,BmCasp8L的表达水平上升,此后逐渐恢复正常。对5龄第2天家蚕注射dsCasp8L或dsEGFP,24 h后通过荧光定量PCR检测到BmCasp8L的表达量在注射dsCasp8L的家蚕中显著下调,而抗菌肽BmCecropinA1的表达水平显著上调。在BmE细胞中过表达BmCasp8L,抗菌肽BmCecropinA1的表达水平与对照相比显著降低,且转录因子BmRelish的切割受到抑制。在细胞中转染dsRNA后,BmCasp8L的表达水平被有效降低,抗菌肽BmCecropinA1的表达水平显著上调。【结论】进化分析、表达特征以及细胞和个体上的功能研究表明BmCasp8L是一个具有免疫负调控作用的分子,通过抑制BmRelish的切割,抑制抗菌肽的表达,从而负调控Imd信号通路,降低BmCasp8L的表达水平则导致抗菌肽表达水平升高,有助于家蚕抵御微生物病原的侵染。
