赤擬谷盜劑量補償相關基因的鑒定及RNAi分析.pdf

1、劑量補償機制（Dosage compensation mechanism）是雄性與雌性的X染色體表達量平衡的關鍵機制，保證兩性中從X染色體上編碼的蛋白質或其他酶類物質在數(shù)量上達到平衡。不同物種的劑量補償機制各不一樣，迄今的研究表明，劑量補償機制主要有以下3種模式:通過雌性的一條X染色體失活;通過雄性的單個X染色體表達加倍;通過雌性的兩個X染色體的表達減半來達到平衡。
　　赤擬谷盜（Tribolium castaneum）是一種危害

2、嚴重的儲糧害蟲，也是鞘翅目昆蟲的代表，一種新型的模式昆蟲。而且赤擬谷盜是唯一與線蟲一樣具有高效的系統(tǒng)性RNA干擾（RNA interference，RNAi）機制的昆蟲，從而使赤擬谷盜成為基因功能研究的優(yōu)良模式生物。迄今為止，赤擬谷盜的劑量補償機制尚不清楚，最近用Microrray的方法表明赤擬谷盜的X雄/A雄為1.0、X雄/X雌為0.79、X雌/A雌為1.53(X:X染色體，A:常染色體)，而有劑量補償生物中這三者均約為1，因此作者推

3、測赤擬谷盜是一種不完美的劑量補償機制，為進一步探討赤擬谷盜的劑量補償效應，我們以果蠅的劑量補償關鍵基因為參考在赤擬谷盜中鑒定了其同源基因，并利用RNAi的方法探討了他們的功能。
　　我們從赤擬谷盜中鑒定并克隆了msl2、msl3a&b（在6號和10號染色體各有一個拷貝，分別是msl3a和msl3b）、mof和mle5個基因，分別命名為Tcmsl2、Tcmsl3a&b、Tcmof和Tcmle。系統(tǒng)發(fā)育分析表明，MOF在真核生物中是高

4、度保守的，有三個保守的結構域，但是在鳥類中卻丟失了，而且在昆蟲中發(fā)生了分化。實時定量PCR結果顯示，Tcmsl2在蛹到成蟲期中，雌性表達均高于雄性，Tcmsl3a&b在早期蛹和晚期成蟲中表達量較高，而Tcmsl3a&b在早期雌性成蟲中表達高于雄性;基因Tcmof和Tcmle的表達有時期特異性，但是在雌雄之間表達沒有差異。RNAi分析結果表明，基因Tcmof被敲減后，赤擬谷盜發(fā)育受到明顯影響，79.1％不能正常的從蛹到羽化成蟲，最終導致1

5、00％的蟲子死亡;Tcmle基因在晚期幼蟲被敲減后，除在晚期成蟲的死亡率比對照組稍大外，在其他的時期對赤擬谷盜的生長發(fā)育都幾乎沒有影響;而其它兩個基因Tcmsl2和Tcmle對赤擬谷盜的生長發(fā)育影響不大?；騎cmof被抑制表達之后還嚴重的影響了赤擬谷盜的生殖，導致不能產(chǎn)卵，而且這種效應主要是母本效應所介導，而其它四個基因對赤擬谷盜的生殖和卵的孵化幾乎沒有影響。
　　這些顯示赤擬谷盜的劑量補償機制與黑腹果蠅的劑量補償機制不同，即使

6、在赤擬谷盜中有劑量補償，但msl2、msl3a、msl3b、mof和mle這5個基因可能沒有參與到劑量補償。Tcmof對赤擬谷盜的生長、發(fā)育和生殖都是必須的，很有可能是參與到NSL(Non-specific lethal)復合物中，該復合物能廣泛調節(jié)雌性和雄性的性染色體和常染色體基因的表達。本研究有助于揭示X連鎖基因的調控機理、性染色體的進化和分化過程，以及解釋性染色體畸變的機理，也為以后研究其他物種的劑量補償及其他表觀遺傳學奠定基礎。