首次绘制蚂蚁RNA编辑图谱 阐述RNA编辑对蚂蚁行为分化的调控作用

——基因组科学创新班学生再次以第一作者身份登上《自然》系列杂志

2014年9月30日，由华南理工大学与华大基因、丹麦哥本哈根大学共同合作完成的《切叶蚁等级特异的RNA编辑组》研究成果在《自然• 通讯》（Nature Communications）上公开发表。这是“华南理工大学－深圳华大基因研究院”基因组科学创新班学子在国际顶级学术期刊上，以第一作者身份发表的第三篇文章。

　　

2014年9月30日，由华南理工大学与华大基因、丹麦哥本哈根大学共同合作完成的《切叶蚁等级特异的RNA编辑组》（Caste-specific RNA editomes in the leaf-cutting ant Acromyrmex echinatior）研究成果在《自然• 通讯》（Nature Communications）上公开发表。这是“华南理工大学－深圳华大基因研究院”基因组科学创新班学子在国际顶级学术期刊上，以第一作者身份发表的第三篇文章，也是在《自然》及其系列子刊上以第一作者身份发表的第二篇文章。

小时候，我们都曾经看过小小的蚂蚁们齐心协力搬运食物的场景。然而，这仅仅是一个庞大的蚂蚁帝国中负责收集食物的部分工蚁们。在帝国的深处，还住着专门负责产卵的蚁后、负责保卫家园的兵蚁以及负责维护巢穴和照顾幼虫的其他工蚁。蚂蚁不同工种不仅分工明确，而且形态上往往也会出现相应的特化，因此被人们形象地称之为不同等级。而蚂蚁等级间行为分化的调控机制一直是科学界研究的热点之一，因为这对了解其他动物乃至人类社会行为也具有重要的参考价值。

RNA编辑是生物体自然存在中一种转录后修饰机制，其通过在基因的转录产物(RNA)上增加、删除或取代个别核苷酸,使得DNA携带的遗传信息在RNA层面进一步多样化。在动物界最常见的RNA编辑类型是把腺嘌呤(A)脱氨基转化为次黄嘌呤(I)。前人的研究表明，A到I的RNA编辑主要在动物的神经系统中被发现，很可能对于动物行为的调控有着重要意义。因此，研究人员推测RNA编辑有可能对蚂蚁等级间行为的分化有着重要的调控作用，虽然该项目启动之初还没有任何报道证明在蚂蚁中也存在RNA编辑现象。

在本研究中，研究人员选择了切叶蚁（Acromyrmex echinatior）作为研究对象。这是一种能够进行农业生产的蚂蚁，它们从树木和其它植物上切下叶子，然后对叶片进行加工用来种植真菌作为食物。研究人员结合链特异性RNA-Seq和基因组重测序技术，利用自主研发的流程对切叶蚁的蚁后、大工蚁和小工蚁的头部样品进行了全面的RNA编辑位点检测和比较分析。他们发现A到I的RNA编辑现象在切叶蚁中普遍存在，平均每个样品能检测到上万个可靠的编辑位点。而且，发生RNA编辑的基因主要与神经信号传导、昼夜节律调节、温度应答等功能相关，暗示着RNA编辑对于调控切叶蚁行为的重要性。令人意外的是，RNA编辑虽然是一个古老的调控机制，但是通过和其他蚂蚁的比较分析，研究人员发现切叶蚁中绝大部分编辑位点都是在切叶蚁近期的演化历史中才产生的，有可能跟切叶蚁特有的行为模式的进化有一定关系。然而，有8-23%的编辑位点在蚂蚁几千万年的进化过程中具有不同程度的保守性，而且部分位点的编辑水平在切叶蚁蚁后、大工蚁和小工蚁之间存在着稳定的等级差异，这证明了RNA编辑对于蚂蚁不同等级间行为的分化具有重要的调控作用，也为研究动物行为的分子调控机制提供了新的线索。

在本研究中，华南理工大学生物科学与工程学院2010级生物化学与分子生物学专业硕士毕业生李启业作为第一作者，2011级微生物学专业“直博”博士研究生王宗吉作为并列第一作者，2010级生物技术专业本科毕业生周旸作为署名作者。他们三位目前都是华大基因张国捷博士领导的生物多样性基因组研究课题组的成员之一。作为该项目的主要负责人，李启业参与了此项研究的项目设计、分析指导和文章撰写，王宗吉承担了项目的主要分析工作，而周旸则参与对分析结果进行实验验证。值得一提的是，两年前的8月份，李启业和王宗吉分别作为共同第一作者和署名作者，在《细胞》的子刊——《当代生物学》（Current Biology）上发表了DNA甲基化调控蚂蚁等级分化的研究成果。

据悉，自2009年3月“华工－华大”基因组科学创新班成立以来，创新班同学在科研上取得丰硕成果，共有58人次分别以第一作者、并列第一作者或署名作者身份在《Nature》、《Science》、《Cell》、《The New England Journal of Medicine》等国际顶尖学术杂志上发表高水平学术论文46篇。