转基因丹参中aSm-miR858过表达致酚酸类活性成分含量显著下降

丹参(Salvia miltiorrhiza Bunge)体内水溶性酚酸类物质具有显著的药理活性并已成为目前研究热点。植物体内microRNAs(miRNAs)作为一类非编码小分子RNA,广泛参与生长、发育、信号转导及环境胁迫的调控,但miRNAs参与植物体内次生代谢调控研究的报道较少。本研究前期通过Small RNA高通量测序获得的1条丹参miR858(命名为Sm-miR858)序列为基础,通过over-lapping PCR技术构建了人工Sm-miR858前体(aSm-miR858)植物过表达载体(35S:aSm-miR858),并对丹参进行转化,以分析丹参体内Sm-miR858过表达后对酚酸类活性成分合成的影响,进而探索Sm-miR858在丹参体内的生物学功能。实时定量PCR和RNA印迹结果显示,在各阳性转基因株系中,Sm-miR858均呈现不同程度过表达。同时,Sm-miR858的潜在靶标基因Sm-PAP1表达水平呈现相应不同程度的显著下调,且转化株系中酚酸类活性成分含量均低于同期的野生型丹参。进一步检测上述各丹参植株中酚酸类活性成分代谢途径相关酶基因表达水平。结果显示,酚酸类次生代谢途径中关键酶基因表达水平均呈现不同程度的显著下调。结果说明,丹参中可能存在Sm-miR858通过负调控SmPAP1的表达,来控制酚酸代谢途径关键酶基因的表达,进而影响酚酸类物质合成的调控模式,其具体精密调控机制正在进一步研究中。     

基于烟草瞬时表达体系对amiRNA沉默效果快速有效的预验证

amiRNA(artificial microRNA)作为一种诱导基因发生特异性沉默的技术已在多种植物中应用,但设计出的不同amiRNAs在所转化株系中的沉默效率难以预测,因此对amiRNA载体的沉默效率进行预验证是非常必要的。本实验以丹参(Salvia miltiorrhiza)的1个MYB类转录因子基因SmPAP1的mRNA序列为amiRNA作用对象,并挑选2个经在线软件WMD3(Web MicroRNA Designer)设计的amiRNAs,分别命名为amiRNA1-SmPAP1和amiRNA2-SmPAP1,然后通过农杆菌介导将构建的2个amiRNA载体和SmPAP1过表达植物载体在烟草叶片细胞中进行瞬时共表达。结果显示,amiRNA2的表达丰度约是amiRNA1的2倍;amiRNA2对靶标SmPAP1的沉默效率约是amiRNA1的2.5倍;SmPAP1在mRNA和蛋白水平上均与相应amiRNA的表达水平呈显著负相关。因此,amiRNA在烟草细胞中的瞬时表达可快速、有效地对不同amiRNA沉默效果进行预验证,从而为后续的植物遗传转化研究提供重要参考。     

基于瞬时表达系统的水稻miRNA靶基因快速验证系统的建立

旨在建立一种准确且快速的基于瞬时表达系统的水稻mi RNA靶基因验证系统,为研究水稻miRNAs的生物学功能奠定基础。已有研究证实osa-miR169o剪切靶基因OsNF-YA4(LOC_Os03g48970.1)的mRNA,以此为参照,在烟草和水稻原生质体瞬时表达系统中将miR169o前体基因分别与LUC表达载体、LUC-48970和LUC-48970m3融合表达载体瞬时共表达,通过CCD活体成像和Luminometor分析了共表达后LUC活性的动态变化。利用茎环qRT-PCR对miR169o的表达水平进行分析,获得靶基因验证的适合体系。在水稻原生质体体系中,LUC活性和miR169o表达水平在原生质体转化后逐渐增高;24 h时LUC活性最高,相应miR169o表达水平上升10倍左右。综合分析,在原生质体转化后24 h-36 h为适宜检测时间段。在烟草瞬时表达体系中,农杆菌注射72 h后LUC活性最强,而miR169o的表达在48 h后即可上调20倍。因此,农杆菌注射后48 h-72 h为适宜检测时间段。本系统为水稻miRNA靶基因的验证提供了一种简便、快速,且更接近于体内真实情况的实验方法。     

烟草microRNA171c的功能分析

MicroRNA是一类长度为20~24碱基的非编码小RNA,调控植物多种生理代谢途径。MicroRNA171(miR171)在拟南芥、大麦和水稻中通过负调控SCL靶基因使植物表现出分枝结构变化和其他一些发育表型,还可调控拟南芥叶绿素的合成代谢。但其他植物miR171的功能仍然未知。为了探明烟草miR171c的功能,本研究根据烟草miR171c序列设计了靶基因模拟物STTM171,通过病毒表达载体在烟草中进行表达,抑制miR171c的活性后观察植物表型变化。结果表明在病毒表达STTM171烟草中,植株出现顶端优势丧失、茎干增多等表型。荧光定量PCR检测到STTM171过表达植株miR171c表达量下降,两个推测的SCL靶基因TC134811和TC127385表达量上升,表明miR171c可能在烟草和拟南芥等植物中的功能比较保守,可以通过调控可能的靶基因SCL来调节植物的生长发育。     

利用水稻原生质体快速分析miRNA靶标RNA

与转基因方法相比,基因瞬时表达系统在基因表达研究上具有快速便捷的特点。为检验水稻mi RNA与靶标基因之间的调控关系,将MIRNA基因与GFP/靶标序列融合基因(或GFP/靶标突变序列融合基因)构建在同一瞬时表达载体上,并转化水稻原生质体,通过观察含有GFP/靶标序列融合基因和GFP/靶标突变序列融合基因的载体之间的荧光强度差异,以及通过q RT-PCR方法检测靶标和非靶标m RNA水平差异来验证mi RNA对靶标基因的调控。用osa MIR156和osa MIR397及其靶标序列对实验设计方法进行验证,荧光显微观察和q RT-PCR检测证明,osami R156和osami R397能降低相应靶标序列GFP融合基因的转录物水平和GFP荧光水平。此种水稻原生质体瞬时表达方法用于在体内进行大规模mi RNA靶标基因检测。由于其他近缘单子叶植物很可能与水稻有近似的小RNA加工系统,因此对于其他单子叶植物mi RNA功能研究也将有很好的应用前景。     

植物microRNAs研究进展

植物microRNAs(miRNAs)是一类与RNA诱导沉默复合体相关的约由22个核苷酸组成的单链小RNA分子, 其主要功能是, 通过特异性剪切靶mRNA或阻遏靶mRNA的正常翻译在转录后水平调控基因的负表达。植物miRNAs的靶标主要是参与调控植物生长发育和防御应答的转录因子家族。文章主要综述miRNAs在植物体内的生物发生、作用机制及其调控作用研究新进展。     

彩色马铃薯花青素生物合成相关microRNAs及其靶基因表达分析北大核心CSCD

MicroRNAs(miRNAs)是植物中具有调控功能的非编码小RNA,可调节植物生长发育、次生代谢及胁迫响应。为挖掘彩色马铃薯花青素合成相关的miRNAs,本研究基于miRNA和降解组测序数据,对筛选出和花青素相关的miRNA及靶基因进行鉴定,分析其理化性质、蛋白质结构、调控关系及在不同彩色马铃薯品种的表达。结果表明:stu-miR156a_R-1_StSPL9、stu-miR828_StMYB3、stu-miR858_StMYB4、stu-miR5021_StMYB在马铃薯块茎的不同发育时期存在显著的负相关关系。不同彩色马铃薯品种中,stu-miR828负调控靶基因StMYB3,抑制花青素合成;stu-miR156a_R-1负调控靶基因StSPL9,促进花青素合成。stu-miR858负调控靶基因StMYB4,在紫色马铃薯中促进花青素合成,在红色马铃薯中抑制花青素合成。stu-miR5021负调控靶基因StMYB,在紫色马铃薯中抑制花青素合成,在红色马铃薯中促进花青素合成。     

靶向调控飞蝗表皮代谢相关基因的miRNA的鉴定与分析

【目的】miRNAs(microRNAs)是一类广泛存在于真核生物中并参与调控生物体多种生命活动的非编码RNA。昆虫蜕皮发育过程包括新表皮的生成和旧表皮的降解。本研究旨在鉴定靶向调控飞蝗表皮代谢关键基因的miRNAs,为研究飞蝗Locusta migratoria表皮发育的分子调控机制提供一定的实验基础,同时为研发新的害虫防治分子靶标和防治策略提供科学依据。【方法】采用生物信息学方法预测与飞蝗表皮代谢关键基因潜在结合的miRNAs;荧光定量PCR方法检测表皮代谢相关基因及以其为靶标的miRNAs在飞蝗2龄和3龄第1,3和5天若虫中的表达趋势;利用免疫共沉淀技术及双荧光素酶报告技术在体内外水平分析miRNA与其靶基因的结合情况。【结果】生物信息学方法预测到与脂肪酸合成酶(fatty acid synthase,FAS)、UDP-N-乙酰氨基葡萄糖焦磷酸化酶(UDP-N-acetylglucosamine pyrophorylase,UAP)、糖基转移酶(asparagine-linked glycosylation protein 5,ALG5)和Sinuous等表皮代谢相关酶基因有潜在结合能力的miRNAs分别为miRNA-276b,miRNA-2796,miRNA-275和miRNA-184。荧光定量PCR分析表明,FAS,UAP,ALG5以及Sinuous在飞蝗2龄和3龄不同日龄若虫表皮中具有相似的表达趋势,FAS与以其为靶标的miRNA-276b表达趋势相同,其余3个基因与以其为靶标的miRNAs的表达趋势相反。通过体内免疫共沉淀研究发现,AGO1抗体可显著富集FAS,UAP,ALG5和Sinuous基因以及以其为靶标的miRNAs。体外双荧光素酶实验发现,miRNA-276b,miRNA-2796,miRNA-275和miRNA-184对表皮代谢基因FAS,UAP,ALG5和Sinuous的表达有较明显的抑制作用。【结论】本研究鉴定了靶向调控飞蝗表皮代谢基因FAS,UAP,ALG5和Sinuous的潜在miRNAs,为进一步研究表皮miRNAs对飞蝗蜕皮发育的调控机制及害虫防治新靶标的发现提供了重要科学依据。     

miR373和miR542-5p调控肠道病毒71型在人横纹肌肉瘤细胞中的复制

研究发现microRNAs(miRNAs)可以参与调控病毒在宿主细胞内感染和复制的过程。为了揭示miRNAs是否参与肠道病毒71型(Enterovirus 71,EV71)的感染与复制,研究了miRNAs对EV71病毒在宿主细胞内复制的影响。构建miRNAs靶基因筛选系统,在双荧光素酶报告体系的pMIR载体插入病毒基因,如果插入的基因序列能被细胞内的miRNAs靶向调控,报告基因的表达将发生变化。实验发现EV71病毒5′-UTR基因可能是miRNAs的作用靶标。随后利用miRNAs在线分析软件预测并验证可能作用于5′-UTR基因片段的miRNAs。为了研究miRNAs分子对5′-UTR基因的调控作用是否可以体现在EV71病毒的复制过程中,在人横纹肌肉瘤(Rhabdomyosarcoma,RD)细胞中转染miRNAs mimics,利用Western blotting和real-time PCR实验检验EV71病毒的复制和表达情况。实验结果表明,miR373和miR542-5p可以通过作用于EV71病毒5′-UTR基因从而抑制病毒在RD细胞中的复制和表达。细胞内miR373和miR542-5p可以调控EV71在宿主细胞中的复制过程。研究EV71病毒与宿主miRNAs的相互作用机制为进一步阐明EV71病毒感染与复制机理奠定了基础。     

响应盐胁迫调控的露地菊miR398a的克隆及功能研究

miRNAs在非生物胁迫中起着重要的作用。通过前期对露地菊Small RNA高通量测序数据测得到miR398a成熟体和前体序列,命名为cgr-miR398a和cgr-MIR398a。序列对比显示,cgr-miR398a与其他植物中已经鉴定的miR398a序列高度保守;利用前期露地菊降解组数据获得miR398a预测的靶基因,cgr-miR398a根和叶中的靶基因共有18个,其中有铜/锌超氧化物歧化酶（CSD2）、铜伴侣蛋白（CCS）、类A20/AN1-l锌指家族蛋白（SAP8）等与抗性相关的基因。qPCR结果显示盐胁迫下露地菊miR398a及靶基因在不同组织部位的表达水平存在显著的负相关性。为探究cgr-miR398a响应盐胁迫的功能,克隆cgr-MIR398a并构建过表达载体转化拟南芥。结果表明,拟南芥中过表达cgr-MIR398a降低了盐胁迫下种子发芽率以及成苗期的抗盐性,说明cgr-miR398a在拟南芥响应盐胁迫中起着负调控作用。这为进一步研究露地菊mi398a的功能和露地菊的抗盐机理奠定了基础。     

Functional analysis of a miRNA‐like small RNA derived from Bombyx mori cytoplasmic polyhedrosis virus

Bombyx mori cytoplasmic polyhedrosis virus (BmCPV) is a major pathogen of the economic insect silkworm, Bombyx mori. Virus‐encoded microRNAs (miRNAs) have been proven to play important roles in host–pathogen interactions. In this study we identified a BmCPV‐derived miRNA‐like 21 nt small RNA, BmCPV‐miR‐1, from the small RNA deep sequencing of BmCPV‐infected silkworm larvae by stem‐loop quantitative real‐time PCR (qPCR) and investigated its functions with qPCR and lentiviral expression systems. Bombyx mori inhibitor of apoptosis protein (BmIAP) gene was predicted by both target prediction software miRanda and Targetscan to be one of its target genes with a binding site for BmCPV‐miR‐1 at the 5′ untranslated region. It was found that the expression of BmCPV‐miR‐1 and its target gene BmIAP were both up‐regulated in BmCPV‐infected larvae. At the same time, it was confirmed that BmCPV‐miR‐1 could up‐regulate the expression of BmIAP gene in HEK293T cells with lentiviral expression systems and in BmN cells by transfecting mimics. Furthermore, BmCPV‐miR‐1 mimics could up‐regulate the expression level of BmIAP gene in midgut and fat body in the silkworm. In the midgut of BmCPV‐infected larvae, BmCPV‐miR‐1 mimics could be further up‐regulated and inhibitors could lower the virus‐mediated expression of BmIAP gene. With the viral genomic RNA segments S1 and S10 as indicators, BmCPV‐miR‐1 mimics could up‐regulate and inhibitors down‐regulate their replication in the infected silkworm. These results implied that BmCPV‐miR‐1 could inhibit cell apoptosis in the infected silkworm through up‐regulating BmIAP expression, providing the virus with a better cell circumstance for its replication.     

TNF-α induces up-regulation of MicroRNA-27a via the P38 signalling pathway,which inhibits intervertebral disc degeneration by targeting FSTL1

The mechanism of intervertebral disc degeneration is still unclear, and there are no effective therapeutic strategies for treating this condition. miRNAs are naturally occurring macromolecules in the human body and have many biological functions. Therefore, we hope to elucidate whether miRNAs are associated with intervertebral disc degeneration and the underlying mechanisms involved. In our study, differentially expressed miRNAs were predicted by the GEO database and then confirmed by qPCR and in situ hybridization. Apoptosis of nucleus pulposus cells was detected by flow cytometry and Bcl2, Bax and caspase 3. Deposition of extracellular matrix was assessed by Alcian blue staining, and the expression of COX2 and MMP13 was detected by immunofluorescence, Western blot and qPCR. Moreover, qPCR was used to detect the expression of miR27a and its precursors. The results showed that miR27a was rarely expressed in healthy intervertebral discs but showed increased expression in degenerated intervertebral discs. Ectopic miR27a expression inhibited apoptosis, suppressed the inflammatory response and attenuated the catabolism of the extracellular matrix by targeting FSTL1. Furthermore, it seems that the expression of miR27a was up-regulated by TNF-α via the P38 signalling pathway. So we conclude that TNF-α and FSTL1 engage in a positive feedback loop to promote intervertebral disc degeneration. At the same time, miR27a is up-regulated by TNF-α via the P38 signalling pathway, which ameliorates inflammation, apoptosis and matrix degradation by targeting FSTL1. Thus, this negative feedback mechanism might contribute to the maintenance of a low degeneration load and would be beneficial to maintain a persistent chronic disc degeneration.     

油棕（Elaeis guineensis）中果皮发育过程中miRNA的表达动态分析

以CTAB法提取油棕（Elaeis guineensis）中果皮5个不同发育时期（G1～G5）的小RNA。从前期研究获得的油棕小RNA测序数据库中筛选12个候选miRNA,实时荧光定量PCR法（qRT-PCR）检测其在果实发育过程中的表达量变化,并进一步对显著差异表达的miRNA进行靶基因预测。结果表明：中果皮5个不同发育时期小RNA的OD260/OD280比值在1.7～2.0之间;浓度分别是289、364、476、213、390 ng/μL;qRT-PCR检测结果显示,12个候选miRNA在5个发育时期均显著性差异表达,特别是在中果皮发育第4个时期（G4）和第5个时期（G5）表达量极显著增高,其中miR395和miR156在第4个时期表达量最高;miR395和miR528在发育第5时期表达量最高;靶基因预测结果显示差异表达的部分miRNA,其靶基因可能参与了脂肪酸代谢通路,如磷脂酸磷酸脂酶和磷脂酶D。本研究筛选的与脂肪酸代谢相关的miRNA为今后油棕脂肪酸代谢调控通路研究提供了可能的线索。     

miR-124和miR-520b下调Eps8表达并抑制HeLa细胞增殖

Eps8是一个多功能的信号分子,参与肌动蛋白重排、受体内吞和肿瘤的发生发展. 为了寻找靶向Eps8的microRNAs (miRNAs)并研究其在宫颈癌中的调控作用,本文采用软件预测获得4个可能调控Eps8表达的miRNAs. 利用双荧光素酶报告系统和Western印迹研究发现,miR-124 和miR-520b结合到人EPS8 mRNA的3′非翻译区(untranslated region, UTR)并有效抑制Eps8蛋白的表达. 进一步细胞存活检测、MTT法和克隆形成实验分析显示,miR-124和miR-520b过表达显著抑制HeLa细胞的生长和增殖.而且,miRNA调节的Eps8下调能提高HeLa细胞对化疗药物顺铂的敏感性. 同时证明,miR-124和miR-520b激活肿瘤抑制基因p53与下游基因p21报告基因转录活性,也相应地上调了p53与p21的蛋白表达. 这些结果提示,miR-124和miR-520b下调癌基因EPS8表达,从而抑制HeLa细胞增殖,负调控宫颈癌细胞生长.