經(jīng)典microRNA途徑在雌性果蠅幼蟲性腺發(fā)育中的功能研究.pdf

1、雌性果蠅幼蟲性腺的形態(tài)建成主要依賴于體細胞和生殖細胞兩大細胞譜系的協(xié)同發(fā)育，這也是成蟲卵巢形成正確數(shù)目的微環(huán)境-生殖干細胞單元，即卵巢管（ovariole）所必需的。在幼蟲發(fā)育早期，性腺前體細胞（somatic gonadal precursor）和原始生殖細胞（primordial germ cell）都進行增殖，其中原始生殖細胞的數(shù)目從胚胎性腺中的12個增加至三齡幼蟲中期的100個左右。從三齡幼蟲中期開始，體細胞譜系中的端絲細胞（t

2、erminal filament cell）開啟分化模式，直到三齡幼蟲晚期形成16~20垛端絲。在幼蟲發(fā)育晚期，端絲和由端絲基部誘導的帽細胞形成體細胞微環(huán)境。此時，位于微環(huán)境遠端的原始生殖細胞啟動分化并形成生殖系胞囊。許多研究已經(jīng)證明，在幼蟲發(fā)育過程中，蛻皮激素（ecdysone）、胰島素（insulin）、激活素（activin）、BMP和 EGFR信號通路所組成的調(diào)控網(wǎng)絡協(xié)調(diào)性腺中體細胞和生殖細胞兩大細胞譜系的發(fā)育。毫無疑問，研究并

3、發(fā)現(xiàn)參與這一過程的更多基因或調(diào)控機制將有助于闡明該性腺發(fā)育的內(nèi)在機理。
　　經(jīng)典MicroRNA（miRNA）途徑負責miRNA的生成及其功能行使，進而在細胞及生物學過程中起重要作用。已知該途徑核心組分 Ago-1、Dcr-1、Drosha和 Pasha是果蠅卵母細胞形成和生殖細胞分裂所必須的，而Dcr-1、Loqs和Ago-1又調(diào)控了果蠅卵巢生殖干細胞的細胞命運。為探討經(jīng)典miRNA途徑在雌蠅幼蟲性腺發(fā)育中的可能作用及其機理，我

4、們開展了相關基因突變遺傳分析及分子檢測研究。結(jié)果表明，drosha或pasha基因的功能失活突變在三齡幼蟲晚期之前會導致生殖干細胞的前體細胞，即原始生殖細胞的增殖缺陷，同時促進三齡幼蟲晚期原始生殖細胞的分化。進一步的研究證實，Drosha和Pasha同時以細胞自治性和細胞非自治性的方式調(diào)控原始生殖細胞的分化，而根據(jù)分子及遺傳學研究推論Drosha和Pasha在原始生殖細胞分化調(diào)控上的作用至少部分涉及獨立于BMP/Bam的分子機制。與此同

5、時，Drosha或Pasha的功能喪失會擾亂性腺體細胞譜系的發(fā)育，不僅導致端絲形成缺陷，還影響早期幼蟲時期端絲前體細胞的積累（增殖）。此外，我們同步檢測了經(jīng)典miRNA途徑中其他核心因子的基因突變表型，經(jīng)比較分析發(fā)現(xiàn)，Dcr-1、Loqs和Ago1具有類似于上述Drosha和Pasha突變系列表型，即性腺生殖細胞和體細胞譜系發(fā)育均發(fā)生缺陷。上述結(jié)果提示經(jīng)典miRNA途徑在幼蟲性腺發(fā)育過程中具有重要的調(diào)控作用。鑒于經(jīng)典miRNA途徑在mi

6、RNA生成中的關鍵作用，本研究還對性腺發(fā)育可能涉及的功能性miRNA進行了分析鑒定。基于微陣列芯片分析的高通量篩查及遺傳學分析研究發(fā)現(xiàn)，雌蠅幼蟲性腺組織中存在一組包括 miR-8、miR-14、miR-33、miR-184、miR-317和 let-7-C在內(nèi)的功能性 miRNA分子，該組 miRNA的生成受Drosha控制，miRNA基因突變可導致性腺中兩大細胞譜系發(fā)育的異常。
　　綜上，本研究發(fā)現(xiàn)經(jīng)典miRNA途徑在雌蠅幼蟲性