翡翠贻贝对DSP毒素产毒藻利玛原甲藻响应的Small RNA组分析

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腹泻性贝毒(Diarrheic shellfish poisoning toxins,DSP toxins)是一种重要的藻毒素。研究发现,DSP毒素对双壳贝类有一定的遗传毒性、细胞毒性和免疫毒性,可造成氧化损伤,但是随着生物体暴露时间的延长和染毒浓度的增加,其毒性呈现减轻的趋势,其机制尚不清楚。本文以利玛原甲藻(Prorocentrum lima)为DSP毒素的来源,在实验室条件下,通过翡翠贻贝(Perna viridis)急性DSP毒素染毒和亚慢性染毒后消化腺组织中的small RNA测序分析,观察了DSP毒素对翡翠贻贝miRNA及其靶基因的影响,分析了贝体内miRNA在贝类DSP毒素响应和代谢解毒过程中可能的调控作用。通过BGISEQ-500测序技术对12个翡翠贻贝消化腺组织样品进行了small RNA测序。根据序列相似性和发夹结构预测,鉴定出123个翡翠贻贝的成熟miRNA。其中,物种间保守的90个,潜在的新型miRNA 33个。差异基因表达分析显示,DSP毒素染毒6 h时,与对照组相比,3个保守miRNA(miR-100_2、miR-71_5、miR-750_1)和2个新miRNA(novel_mir14和novel_mir4)表达发生了显著变化;染毒96 h时,2个保守miRNA(miR-71_5、miR-750_1)和1个新miRNA(novel_mir4)有显著差异。q PCR验证结果显示,染毒6 h时,miR-71_5、miR-750_1和novel_mir4 miRNA显著上调,染毒96 h时miR-100_2显著下调。差异表达miRNA靶基因的KEGG和GO分析显示,靶基因主要富集在粘着斑、mTOR信号传导途径、PI3K-Akt信号通路、免疫系统以及ECM-受体相互作用。这些结果提示,miRNA可能参与了翡翠贻贝DSP毒素毒性响应和代谢解毒的调节。进一步对差异表达的miRNA与靶基因的互作分析发现,miR-750_1靶向SIPA1L1和NHLRC2基因,novel_mir4靶向C1q-like基因,miR-71_5靶向ZnF26-like基因。DSP毒素染毒6 h时,miR-750_1显著上调,NHLRC2显著下调,提示miR-750_1通过直接靶向NHLRC2促进细胞凋亡;novel_mir4显著上调,C1q-like显著下调,提示novel_mir4通过直接靶向C1q-like对贝体内补体系统和免疫应激造成影响。DSP毒素染毒96 h时,miR-750_1表达无显著差异,NHLRC2显著上调,提示较长时间染毒时贝体内细胞凋亡被抑制;novel_mir4和C1q-like表达均无显著差异,提示长时间染毒后贝体内免疫系统恢复正常状态。DSP毒素染毒6 h时,miR-71_5显著上调,ZnF26-like并无显著差异;DSP毒素染毒96 h时,miR-71_5表达无显著差异,ZnF26-like显著下调,提示短时间染毒时ZnF26-like可能受到miR-71_5的抑制后聚集在p小体内,等待被重新利用或被转移到核糖体中彻底降解,或者受到其它miRNA或其它通路的调控;长时间染毒后ZnF26-like表达下调,提示贝体内可能通过调控ZnF26-like影响cAMP-PKA通路、细胞吞噬和重组细胞骨架的通路。这些结果提示,DSP毒素染毒后,贝类可能通过miR-750_1、novel_mir4和miR-71_5调控细胞凋亡、细胞骨架、免疫响应等相关靶基因的表达,对DSP毒素做出响应,miRNA在贝类对DSP毒素的代谢响应方面发挥重要的调控作用。本研究为进一步明晰贝类对DSP毒素的毒性响应机制提供了新的线索,也为揭示miRNA在贝类环境适应机制中的作用奠定了一定基础。
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