探究微 RNA 对金头鲷不同性腺发育阶段范可尼贫血基因表达调控:解锁海洋鱼类生殖奥秘

【字体: 时间:2025年04月12日 来源:Marine Biotechnology 2.6

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  为探究 fanc 基因在硬骨鱼生殖过程中的作用及 miRNA 对其的调控机制,研究人员以金头鲷为对象开展研究。结果发现 fancl 和 fancd2在雌性性腺成熟中起作用,且 miR - 210、miR - 217 和 miR - 10926 分别调控 fancd2、fancc 和 fancl 。该研究为鱼类生殖研究提供了新视角。

  在人类世界里,范可尼贫血(Fanconi anemia,FA)是一种较为罕见的常染色体隐性疾病,全球各地均有分布。患者常伴有骨髓衰竭、先天性畸形,还可能出现性腺功能减退和不育等症状。Fanconi anemia complementation(Fanc)蛋白在 FA 的 DNA 修复通路中起着关键作用,对修复 DNA 损伤,尤其是链间交联(ICLs)至关重要。此外,它还参与氧代谢、细胞周期调节、造血和细胞凋亡等多种生物过程。
在硬骨鱼的世界里,虽然研究相对较少,但已有证据表明 Fanc 蛋白在免疫反应和性别逆转中意义重大。以斑马鱼为例,其特定的 Fanc 基因突变会导致雌性向雄性的性别逆转。金头鲷(Sparus aurata)作为地中海重要的水产养殖鱼类,属于雄性先熟的雌雄同体鱼类,在其生殖过程中,性别逆转现象十分有趣。然而,此前对于硬骨鱼中 Fanc 基因家族的研究主要集中于斑马鱼,对其他鱼类,尤其是非模式鱼类的研究极为匮乏,Fanc 基因在鱼类生殖过程中的具体功能及调控机制仍不明确。

为了解开这些谜团,希腊的研究人员开展了一项针对金头鲷的研究。研究聚焦于三个 Fanc 基因(fancc、fancl 和 fancd2)在金头鲷不同性腺发育阶段的表达情况,以及微 RNA(miRNA)对这些基因的潜在调控作用。该研究成果发表于《Marine Biotechnology》。

研究人员主要采用了以下关键技术方法:首先是组织样本采集,选取 6 岁的金头鲷,在繁殖季节采集其雄性性腺的不同部分(成熟活跃的睾丸 M 和未成熟不活跃的卵巢 fM)以及雌性成熟活跃的卵巢 F 。接着进行组织学分析,观察性腺组织的细胞结构。然后提取 RNA,通过定量实时聚合酶链反应(qPCR)检测 fanc 基因的表达水平。构建小非编码 RNA(sncRNA)文库并测序,分析 miRNA 的表达情况,同时利用生物信息学方法预测靶向 fanc 基因的 miRNA。

研究结果如下:

  • 组织学结果:雌性金头鲷卵巢(F)中含有处于卵黄发生阶段的卵母细胞,雄性性腺中未成熟不活跃的卵巢部分(fM)只有初级卵母细胞,而成熟活跃的睾丸部分(M)则包含不同阶段的精母细胞和游离的精子。
  • Fanc 基因相对表达分析:三个 fanc 基因在雄性性腺中普遍高表达。fancl 和 fancd2在雄性性腺中的表达显著高于雌性性腺;fancc 在雄性性腺和雌性成熟性腺(F)中的表达高于未成熟雌性性腺(fM)。
  • miRNA 分析:共获得约 1.17 亿条原始读数,经处理后得到约 1 亿条读数。主成分分析(PCA)显示,不同性腺组织的 miRNA 表达谱存在差异。通过分析,筛选出三个可能分别靶向 fancd2、fancl 和 fancc 的 miRNA,即 miR - 210、miR - 10926 和 miR - 217。

研究结论和讨论部分指出,该研究首次对非模式硬骨鱼金头鲷的 fanc 基因在性腺中的差异表达进行研究。发现 fancl 和 fancd2呈现出明显的雄性特异性表达,这可能意味着在硬骨鱼中存在尚未被发现的雄性特异性生物标志物。同时,研究还确定了一些 miRNA 对 fanc 基因的潜在调控作用。不过,目前对于 fanc 基因的功能及其调控机制的理解仍不全面,还需要进一步深入研究。但此次研究成果为后续深入探索鱼类生殖过程中 fanc 基因的作用和调控机制奠定了重要基础,有助于推动水产养殖领域在鱼类性别控制和繁殖技术方面的发展 。
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