MicroRNA在雌性果蝇幼虫性腺发育中的功能初探

作     者：刘冬成 

作者单位：上海交通大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李明发

授予年度：2016年

学科分类：0710[理学-生物学] 07[理学] 0905[农学-畜牧学] 09[农学] 071007[理学-遗传学] 090501[农学-动物遗传育种与繁殖] 

主      题：果蝇 性腺发育 microRNA 体细胞 PGC 

摘      要：雌性果蝇幼虫性腺的正常发育保证了果蝇进入成虫阶段能持续不断地产生配子,保持生殖活力。幼虫期性腺包含生殖细胞和体细胞两大谱系,其中果蝇原始生殖细胞(primordial germ cells,PGCs)是成体生殖干细胞的前体。该群细胞在果蝇幼虫期经历特征性的发育过程,包括PGC增殖与有序分化的开启。在PGC程序化的细胞命运及行为改变过程中,体细胞谱系扮演了不可或缺的角色。随着性腺的发育,体细胞系会逐步分化为不同功能的体细胞类群,其中端丝细胞(terminal filament cells,TFCs)和混合细胞(intermingled cells,ICs)是功能较为明确的两大类体细胞。MicroRNAs(miRNAs)为一类由21-24个核苷酸组成的短非编码RNA分子,通过特异性靶向mRNA的降解或抑制其翻译,下调靶基因的表达,参与调控几乎所有细胞学过程如细胞增殖、凋亡、命运决定、分化及细胞谱系建立等,从而在机体发育、生理及相关病理中发挥调节作用。为系统探究miRNA在果蝇幼虫性腺发育过程中的作用,本研究首先对果蝇幼虫性腺组织进行了miRNA表达谱分析,检测到一组表达于该组织的miRNA分子(共64种)。研究进而应用GAL4/UAS二元表达系统对上述部分候选miRNA分子进行功能筛查,除去过表达致死的个别miRNA分子,我们将这些miRNAs分为四类:第一类,既影响体细胞系的形态发生又影响PGC有序分化;第二类,仅影响端丝的形态发生;第三类,仅影响PGC有序分化;第四类,对体细胞系的形态发生以及PGC有序分化均无影响。第一类miRNA分子包括miR-33和miR-278,我们发现过表达miR-33或miR-278导致LL3期端丝的形态发生异常,PGC的分化也被促进。随后我们利用pMad免疫荧光染色技术检测了PGCs中的BMP信号活性,发现在过表达miR-33或miR-278的性腺中,pMad染色强度显著降低,提示BMP信号可能受到干扰。第二类miRNA分子有miR-14、miR-184、miR-263a、miR-263b和miR-276b,它们的过表达仅干扰了端丝的形态发生,对PGC的有序分化没有显著影响。第三类miRNA分子是miR-279,过表达miR-279后,端丝以及混合细胞的形态发生没有异常,但PGC的有序分化受到影响;第四类miRNA分子如let-7、miR-8等,它们的过表达没有干扰体细胞系的形态发生,也没有显著影响PGC的分化。本文利用果蝇较为丰富的遗传学资源及遗传操作技术方法,对性腺发育中的功能性miRNA进行初步筛查,获得了有意义的实验数据及功能信息。本研究将有助于进一步探讨性腺发育过程中的miRNA调控机制。