解析昆虫miRNA的重要功能

解析昆虫miRNA的重要功能

全世界每年有5亿多人因蚊虫叮咬感染致病，其中一百多万人死于蚊虫传播的疾病。所以，科学家们一直致力于揭示蚊虫吸血和蚊虫繁殖的分子调控机理，以期为有效控制蚊虫传播疾病提供理论基础和技术支撑。

西南大学家蚕基因组生物学国家重点实验室科研人员刘仕平与美国加州大学河滨分校昆虫系的Alexander S. Raikhel教授的实验室进行了2年合作研究，揭示了蚊虫特异性miRNA，miR-1174的重大生物学功能。刘仕平以第一作者于2014年9月22日在PNAS上发表了该研究成果：蚊子特异miR-1174通过靶向丝氨酸羟甲基转移酶(SHMT)来控制中肠的关键功能(A mosquito-specific microRNA-1174 targets serine hydroxymethyltransferase to control key functions in the gut)。加州大学河滨分校是第一完成单位，西南大学是第二完成单位。该研究受美国NIH项目(RO1 AI113729)、教育部留学基金委西部项目(2010850541)和国家重点基础研究发展计划(973计划：2012CB114602)的共同资助。

研究人员发现，miR-1174仅在伊蚊和按蚊的中肠中表达，当雌蚊吸血后其表达量明显上调。而当miR-1174下调后，伊蚊和按蚊对糖水的吸收表型异常，部分蚊子的腹部因为糖水吸取过多而被撑破。miR-1174下调后，蚊子吸血率明显降低，即使少数蚊子吸血，但血液多不进入中肠，而是滞留在蚊子的“胃”中。卵的发育得不到足够的营养，蚊子的产卵率显著降低。与对照相比，miR-1174下调后蚊子的寿命明显缩短。为了进一步研究miR-1174与异常表型之间的因果关系，研究人员证明了丝氨酸羟甲基转移酶(SHMT)是miR-1174的靶基因，通过改变SHMT的表达对miR-1174下调所导致的异常表型进行了挽救。作者认为：蚊子特异性miRNAs，特别是miR-1174具有重要的生物学意义，它们可能影响人们今后控制蚊子的策略。所以，本研究具有重大的理论和应用价值。

该研究结果得到国际同行的高度重视。审稿专家评价：“这是一项非常有趣的发现，在蚊虫研究领域无疑是一个令人振奋的消息，在控制蚊虫或病原媒介昆虫方面有重大的理论和应用价值”。“该工作对一个物种特异miRNA的功能进行了系统的研究，将成为未来研究蚊虫miRNA功能的模式。” 据悉，家蚕基因组生物学国家重点实验室是世界上最早开展家蚕miRNA研究的团队之一，刘仕平博士本人就在国际上连续发表了多篇高水平论文，并在国际同行中产生了积极影响。这次与美国加州大学合作发表论文，是实验室国际合作的重要成果，也是将家蚕经验应用于其他重要模式昆虫的成功例子。

A．Raikhel教授是国际昆虫分子生物学和发育生物学研究领域的顶尖级科学家之一，美国科学院院士，加州大学杰出教授。A．Raikhel教授长期以来以媒介昆虫—蚊子及其转播的病原微生物为体系，在媒介昆虫的分子生物学、分子内分泌学、分子免疫学、激素转录调控及生物医学等诸多领域获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等国际顶级刊物上发表了大量有影响的研究论文。近年来，A．Raikhel教授在非编码RNA调控蚊子生殖发育方面也取得了重要突破。特别是近两年，刘仕平博士与他的实验室合作，在miRNA调控蚊虫吸血和卵的发育方面取得了可喜的成果，这一研究为他今年成功获得美国国立卫生研究院(NIH)重大项目资助提供了重要支撑。

文章正式接收后，为向刘仕平博士表示祝贺， 2014年9月16日下午，国家重点实验室举行了专题学术报告会。会上，介绍了这一来之不易的研究成果，并与师生就miRNA的研究进行了讨论。

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

(供稿：陈玉琳)