Nature子刊：张宏宇团队发现miRNA竟能控制性别决定
Nature子刊：张宏宇团队发现miRNA竟能控制性别决定
近日，华中农业大学张宏宇教授团队在Nature Communications上发表重要研究成果，首次揭示了miRNA-1-3p在橘小实蝇性别决定中的关键作用。这一发现不仅为性别决定机制研究提供了新的视角，也为农业害虫的绿色防控开辟了新途径。
性别分化是两性生物生殖繁衍的基础和重要生命科学问题。生物性别决定机制复杂多样决定性别，其中由Y染色体连接的雄性决定因子(M factor)是双翅目昆虫中比较重要的一种启动性别决定的初始信号，M因子通过调控下游性别决定基因Transformer（tra）的选择性剪切，进一步影响Doublesex基因性别特异性转录，调控胚胎向雌雄两种性别分化。
MicroRNAs (miRNAs)是一类小的内源非编码RNAs，能够调控多种生理过程，然而miRNAs是否参与性别调控，及其功能和作用方式仍不明确。
近日，华中农业大学张宏宇教授团队在Nature Communications上发表了题为：miRNA-1-3p is an early embryonic male sex-determining factor in theOriental fruit fly Bactrocera dorsalis 的论文。
阐明了miRNA在橘小实蝇性别分化中的重要功能与作用。通过对橘小实蝇胚胎性别决定关键时期进行Small RNAs测序、生物信息学分析获得靶标橘小实蝇tra（Bdtra）基因的miRNA-1-3p，通过胚胎注射、RNAi以及CRISPR/Cas9基因编辑等技术，证明了miRNA-1-3p能够通过调控tra基因控制橘小实蝇性别决定。
本文作者首先通过髙通量测序构建SmallRNAs文库，筛选确定自由能最低，与靶基因tra结合最为稳定的miRNA。并通过双荧光素酶实验筛选证明了miR-1-3p抑制Bdtra的表达的功能。
注射miR-1-3p类似物10小时后，miR-1-3p表达量显著上调，Bdtra表达量显著下调62%，后代雄性化；注射miR-1-3p抑制剂10小时后，miR-1-3p表达量显著下降，Bdtra表达量显著上调109%，后代雌性化。
在BdDicer-1 RNA干扰个体中回补miR-1-3p类似物，验证了Bdtra是miR-1-3p的真正靶标基因，胚胎BdDicer-1 RNA干扰导致成熟miRNAs表达量下降和Bdtra表达量上升。对BdDicer-1 RNA干扰个体回补miR-1-3p类似物后Bdtra表达量下降，证明miR-1-3p通过转录后抑制Bdtra的表达，参与橘小实蝇性别决定的调控。
最后，利用CRISPR/Cas9技术敲除橘小实蝇正常品系和白蛹遗传品系miR-1-3p，均导致XY雄性个体完全逆转为雌性表型，Bdtra和Bddsx基因进行雌性特异剪切表达，并通过Western Blot实验得出突变型(MT)和野生型(WT)雌雄成虫中TRA蛋白表达上的区别。
作者通过系列实验证明miR-1-3p对橘小实蝇早期胚胎雄性性别决定是必需的， miR-1-3p作为雄性决定因子中间体，可能受到Y染色体连接的初始信号的激活，参与性别决定的调控。
该研究首次揭示了miR-1-3p参与调控橘小实蝇性别决定的机制，为性别决定机制研究提供重要依据和新见解；对阐述生物性别分化具有重要的科学意义；为构建转基因品系，利用昆虫不育技术防治害虫提供新思路，为害虫绿色防控提供技术基础。
原文链接：
https://www.nature.com/articles/s41467-020-14622-4
本文原文来自网易新闻