任翊卓 韩学凯 左佳俊 欧阳雪梅 段 虎 隋丽英

Piwi基因参与两性卤虫(Artemia franciscana)的生殖调控研究*

任翊卓 韩学凯①左佳俊 欧阳雪梅 段 虎 隋丽英①

(亚洲区域卤虫参考中心 天津科技大学海洋与环境学院 天津 300457)

(P-element induced wimpy testis)基因编码Piwi蛋白, 在生殖干细胞的自我更新、减数分裂过程、RNA沉默和转录调控中起重要作用。为探究基因参与两性卤虫生殖发育的作用, 从两性卤虫转录组中筛选获得基因开放阅读框, 进行序列分析和结构域预测等生物信息学分析, 采用qPCR技术研究该基因在生殖腺发育不同时期表达特征, 并利用RNAi显微注射技术探究其功能。生物信息学分析表明,基因的开放阅读框长2 619 bp, 编码872个氨基酸;基因编码的蛋白分子量为98.11 kDa, 等电点为9.50, 为碱性亲水性蛋白, 无信号肽和跨膜结构; 存在Piwi和PAZ结构域及ArgoL1结构域, 二级结构以α-螺旋为主, 三级结构与之对应; 系统进化树显示与蚤状溞和大型溞的序列相似性最高。qPCR结果表明,基因在卵巢的卵黄发生晚期和晚期胚胎表达量最高, 显著高于卵黄发生早期和早期胚胎(<0.01);基因在精巢的未成熟期表达量最高, 显著高于成熟早期、成熟中期和成熟晚期(<0.01)。RNAi结果显示, 该方法能显著降低基因的表达水平(<0.01), 并导致所产后代均为休眠卵, 说明基因不但在生殖发育调控起重要作用, 而且可能在其繁殖方式决定过程中起关键作用。研究结果为两性卤虫Piwi/piRNA功能和分子机制调控的研究提供了基础信息, 将有助于揭示基因参与调控两性卤虫生殖发育机制。

;基因; 生殖腺; 基因表达特征; RNAi

Piwi (P-element induced wimpy testis)蛋白属于Argonaute蛋白家族, 是RNA沉默通路中的主要蛋白。Argonaute蛋白具有PAZ和Piwi两个主要结构域(Höck, 2008), 通过小RNAs介导基因调控从而在不同生理过程中促进细胞稳态(Sheu-Gruttadauria, 2017)。基因在果蝇()生殖腺中被首次发现, 在生殖干细胞的自我更新中发挥着重要作用(Cox, 1998), 主要由Piwi蛋白与小RNA (piRNAs)相互关联形成复合体来实现其功能(Ozata, 2019)。研究发现Piwi蛋白在果蝇(Marie, 2017)、斑马鱼() (Houwing, 2007)和小鼠() (Xu, 2008)生殖系转座子沉默中起关键作用, 是多种生物生殖系发育和干细胞自我更新过程的关键调控因子(Ramat, 2021)。……