辐射诱导埃及伊蚊全基因组可变剪接事件：不育昆虫技术新突破

《Scientific Reports》：Radiation exposure induces genome-wide alternative splicing events in Aedes aegypti mosquitoes

为解决辐射致不育雄性埃及伊蚊适应性降低问题，研究人员开展辐射对其基因转录影响研究，发现 197 个基因发生可变剪接，为改进不育昆虫技术提供方向。

　　在热带和亚热带地区，埃及伊蚊（Aedes aegypti）如同 “移动的病毒库”，它是黄热病、登革热、基孔肯雅热和寨卡病毒等多种致命疾病的主要传播媒介，严重威胁着全球公共卫生安全。为了控制埃及伊蚊的种群数量，人们尝试了各种方法。杀虫剂的广泛使用虽然能在一定程度上杀死蚊子，但长期使用导致蚊子产生抗药性，使得这一方法逐渐失效。而不育昆虫技术（Sterile Insect Technique，SIT）作为一种绿色、有效的替代方法，备受关注。

SIT 的原理是向野外释放经过辐射处理的不育雄性蚊子，它们与野生雌性蚊子交配后，产出的卵无法孵化，从而达到减少蚊虫种群数量的目的。然而，在实际应用中，辐射处理会让雄性蚊子患上 “辐射病”，导致其活力和寿命下降，在与野生雄性蚊子竞争配偶时处于劣势，大大降低了 SIT 的效果。为了深入了解辐射对埃及伊蚊的影响，找到优化 SIT 的方法，美国新墨西哥州立大学（New Mexico State University）的研究人员开展了一项重要研究，相关成果发表在《Scientific Reports》上。

研究人员为了探究辐射对埃及伊蚊基因转录，尤其是可变剪接事件（Alternative Splicing Events，ASEs）的影响，采用了一系列先进的技术方法。首先，从美国国立医学图书馆生物项目（National Library of Medicine – BioProject）获取转录组数据，这些数据来自 16 个样本，研究中选取了其中 8 个样本，包括 4 个未受辐射的样本和 4 个经 50 Gy X 射线辐射处理的样本。接着，运用 FastQC 评估原始序列数据质量，使用 Trimmomatic 去除接头序列，再利用 STAR 将处理后的序列映射到埃及伊蚊最新参考基因组（AaegL5.3）上 。随后，通过 rMATS 软件检测可变剪接事件，并设定错误发现率（False Discovery Rate，FDR）小于 0.05 和 Delta Percent Spliced In（ΔPSI）值小于 - 0.1 或大于 0.1 作为筛选显著差异可变剪接事件的标准。此外，利用 DAVID 进行基因本体（Gene Ontology，GO）和京都基因与基因组百科全书（Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes，KEGG）通路分析，还通过 RT-PCR 对部分基因的可变剪接事件进行验证。

研究结果如下：

1. RNA - Seq 分析质量检查：经处理后的文库每个样本平均有 14,250,430 条读数，唯一映射读数百分比平均为 74.41%，多重映射读数百分比平均为 17.72%，未映射读数百分比平均小于 8%。这些数据表明，本研究获得的 RNA - seq 数据质量高，适合后续分析。
2. 辐射后的可变剪接事件：研究共检测到 15,016 个 ASEs，其中 289 个在辐射组和对照组间存在显著差异，涉及 181 个独特基因。这些差异事件分为 5 种类型，包括 3' 可变剪接位点事件（Alternative 3^x Splice Site events，A3SS）、5' 可变剪接位点事件（Alternative 5^* Splice Site events，A5SS）、互斥外显子事件（Mutually Exclusive Exon events，MXE）、内含子保留事件（Retained Intron events，RI）和外显子跳跃事件（Skipped Exon events，SE）。不同类型事件的 ΔPSI 值分布不同，A5SS 和 A3SS 是最常见的类型，且这些事件在基因组上广泛分布。研究还发现，有 16 个基因既发生了差异表达，又存在可变剪接。
3. 辐射诱导的可变剪接基因（ASGs）的功能分析：GO 分析显示，这些基因参与肌动蛋白丝结合、硫醇依赖的去泛素化酶等多种生物学过程和分子功能。KEGG 通路分析表明，Hippo 信号通路、嘌呤代谢和 Notch 信号通路显著富集，这些通路在细胞信号转导、对刺激的反应和细胞活动调节等方面发挥重要作用。
4. 通过 RT - PCR 分析确认辐射诱导的 A3SS 和 A5SS 事件：对未辐射和辐射 24 小时后的蚊子 RNA 样本进行 RT - PCR，结果显示对照组和实验组的 PCR 产物大小不同，证实了相关基因存在可变剪接事件。

研究结论表明，电离辐射显著影响埃及伊蚊雄性个体的基因可变剪接调控。研究鉴定出一系列辐射后差异可变剪接的基因，这些基因涉及重要的生物学过程和信号通路。对这些基因不同异构体的深入研究，有望揭示与癌症辐射抗性和埃及伊蚊辐射适应性相关的关键蛋白，为开发抗辐射的埃及伊蚊品系、优化不育昆虫技术提供理论依据。同时，该研究也为多细胞生物对辐射的细胞反应研究奠定了基础，辐射诱导的可变剪接机制可能为癌症研究和害虫防治开辟新的途径。这项研究成果为解决埃及伊蚊带来的公共卫生问题提供了新的方向和希望，在生命科学和健康医学领域具有重要的理论和实践意义。