兰州大学赵海谕团队与德国科学家合作探讨了斑马鱼光照响应microRNA调控生物钟的机制
2025年01月14日
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来源：中国斑马鱼信息中心
作者：中国斑马鱼信息中心
责任编辑：lascn
摘要：近日，兰州大学生命科学学院赵海谕研究小组对斑马鱼转录组中的光照诱导变化进行了完整的测序分析，涵盖了所有的编码基因及非编码microRNA。结果鉴定出了一系列光照响应microRNA，其中的许多调控靶标为同样受到光照诱导的编码基因,包括核心生物钟基因和参与氧化还原稳态的基因等。
生物钟的一个关键特性是它能够被光照重置以保持与昼夜周期的同步。斑马鱼是探索脊椎动物生物钟光输入途径的一个绝佳模型，其外周组织甚至体外培养细胞系中的生物钟可以通过直接光照暴露进行同步,从而为光调控途径的功能和进化提供了独特的见解。课题组前期研究曾揭示了光照诱导的基因转录是生物钟同步的关键步骤，同时也使斑马鱼细胞能够更普遍性地适应环境中的阳光暴露，例如启动DNA损伤的光修复途径等。相当多的证据表明，转录后调控机制，特别是microRNA，在塑造mRNA水平的动态变化中发挥着重要作用。因此，在脊椎动物中，环境光照是否直接影响microRNA的功能？是否存在光照响应的microRNA，如果存在，它们又靶向哪些类别的基因和功能？
为了解决这些问题，近日，兰州大学生命科学学院赵海谕研究小组对斑马鱼转录组中的光照诱导变化进行了完整的测序分析，涵盖了所有的编码基因及非编码microRNA。结果鉴定出了一系列光照响应microRNA，其中的许多调控靶标为同样受到光照诱导的编码基因,包括核心生物钟基因和参与氧化还原稳态的基因等。研究随后专注于光响应的miR-204-3-3p和miR-430a-3p，其预测调节隐花色素基因的表达。荧光素酶报告基因实验验证了它们分别与cry1a和cry1b 3'UTR的靶向结合关系，而对这两种microRNA的干预处理不但显著影响了它们靶基因的动态表达,而且同时影响了其他时钟组分（clock1a、bmal1b、per1b、per2、per3等），以及斑马鱼幼鱼在昼夜更替环境下的节律性活动。此项研究对斑马鱼光照响应mRNA和microRNA的表达和功能分析验证了光照对生物钟机制复杂、多层面的调节，并为非编码RNA调控如何潜在地促进斑马鱼生物钟、光照反应和其他生理功能之间的相互作用提供了新的见解。该项研究成果以“Light-regulated microRNAs shape dynamic gene expression in the zebrafish circadian clock”为题发表在自然指数期刊PLOS Genetics。
图1 斑马鱼光照响应microRNA的鉴定和功能分析兰州大学硕士研究生王左、王双为该论文的共同第一作者，兰州大学赵海谕和德国海德堡大学/卡尔斯鲁厄理工学院Nicholas S. Foulkes教授为共同通讯作者。该研究得到了兰州大学张胜祥教授脑发育与疾病研究团队的大力支持，以及国家自然科学基金青年项目、中央高校基本科研业务费项目等的资助。
