解析昆蟲miRNA的重要功能

全世界每年有5億多人因蚊蟲叮咬感染致病，其中一百多萬人死于蚊蟲傳播的疾病。所以，科學家們一直致力于揭示蚊蟲吸血和蚊蟲繁殖的分子調(diào)控機理，以期為有效控制蚊蟲傳播疾病提供理論基礎(chǔ)和技術(shù)支撐。

西南大學家蠶基因組生物學國家重點實驗室科研人員劉仕平與美國加州大學河濱分校昆蟲系的Alexander S. Raikhel教授的實驗室進行了2年合作研究，揭示了蚊蟲特異性miRNA，miR-1174的重大生物學功能。劉仕平以第一作者于2014年9月22日在PNAS上發(fā)表了該研究成果：蚊子特異miR-1174通過靶向絲氨酸羥甲基轉(zhuǎn)移酶(SHMT)來控制中腸的關(guān)鍵功能(A mosquito-specific microRNA-1174 targets serine hydroxymethyltransferase to control key functions in the gut)。加州大學河濱分校是第一完成單位，西南大學是第二完成單位。該研究受美國NIH項目(RO1 AI113729)、教育部留學基金委西部項目(2010850541)和國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃(973計劃：2012CB114602)的共同資助。

研究人員發(fā)現(xiàn)，miR-1174僅在伊蚊和按蚊的中腸中表達，當雌蚊吸血后其表達量明顯上調(diào)。而當miR-1174下調(diào)后，伊蚊和按蚊對糖水的吸收表型異常，部分蚊子的腹部因為糖水吸取過多而被撐破。miR-1174下調(diào)后，蚊子吸血率明顯降低，即使少數(shù)蚊子吸血，但血液多不進入中腸，而是滯留在蚊子的“胃”中。卵的發(fā)育得不到足夠的營養(yǎng)，蚊子的產(chǎn)卵率顯著降低。與對照相比，miR-1174下調(diào)后蚊子的壽命明顯縮短。為了進一步研究miR-1174與異常表型之間的因果關(guān)系，研究人員證明了絲氨酸羥甲基轉(zhuǎn)移酶(SHMT)是miR-1174的靶基因，通過改變SHMT的表達對miR-1174下調(diào)所導致的異常表型進行了挽救。作者認為：蚊子特異性miRNAs，特別是miR-1174具有重要的生物學意義，它們可能影響人們今后控制蚊子的策略。所以，本研究具有重大的理論和應(yīng)用價值。

該研究結(jié)果得到國際同行的高度重視。審稿專家評價：“這是一項非常有趣的發(fā)現(xiàn)，在蚊蟲研究領(lǐng)域無疑是一個令人振奮的消息，在控制蚊蟲或病原媒介昆蟲方面有重大的理論和應(yīng)用價值”?！霸摴ぷ鲗σ粋€物種特異miRNA的功能進行了系統(tǒng)的研究，將成為未來研究蚊蟲miRNA功能的模式?！?據(jù)悉，家蠶基因組生物學國家重點實驗室是世界上最早開展家蠶miRNA研究的團隊之一，劉仕平博士本人就在國際上連續(xù)發(fā)表了多篇高水平論文，并在國際同行中產(chǎn)生了積極影響。這次與美國加州大學合作發(fā)表論文，是實驗室國際合作的重要成果，也是將家蠶經(jīng)驗應(yīng)用于其他重要模式昆蟲的成功例子。

A．Raikhel教授是國際昆蟲分子生物學和發(fā)育生物學研究領(lǐng)域的頂尖級科學家之一，美國科學院院士，加州大學杰出教授。A．Raikhel教授長期以來以媒介昆蟲—蚊子及其轉(zhuǎn)播的病原微生物為體系，在媒介昆蟲的分子生物學、分子內(nèi)分泌學、分子免疫學、激素轉(zhuǎn)錄調(diào)控及生物醫(yī)學等諸多領(lǐng)域獲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等國際頂級刊物上發(fā)表了大量有影響的研究論文。近年來，A．Raikhel教授在非編碼RNA調(diào)控蚊子生殖發(fā)育方面也取得了重要突破。特別是近兩年，劉仕平博士與他的實驗室合作，在miRNA調(diào)控蚊蟲吸血和卵的發(fā)育方面取得了可喜的成果，這一研究為他今年成功獲得美國國立衛(wèi)生研究院(NIH)重大項目資助提供了重要支撐。

文章正式接收后，為向劉仕平博士表示祝賀， 2014年9月16日下午，國家重點實驗室舉行了專題學術(shù)報告會。會上，介紹了這一來之不易的研究成果，并與師生就miRNA的研究進行了討論。

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

(供稿：陳玉琳)