赤擬谷盜劑量補(bǔ)償相關(guān)基因的鑒定及RNAi分析.pdf

1、劑量補(bǔ)償機(jī)制（Dosage compensation mechanism）是雄性與雌性的X染色體表達(dá)量平衡的關(guān)鍵機(jī)制，保證兩性中從X染色體上編碼的蛋白質(zhì)或其他酶類物質(zhì)在數(shù)量上達(dá)到平衡。不同物種的劑量補(bǔ)償機(jī)制各不一樣，迄今的研究表明，劑量補(bǔ)償機(jī)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(gè)X染色體表達(dá)加倍;通過雌性的兩個(gè)X染色體的表達(dá)減半來達(dá)到平衡。
　　赤擬谷盜（Tribolium castaneum）是一種危害

2、嚴(yán)重的儲(chǔ)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(jī)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(bǔ)償機(jī)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(bǔ)償生物中這三者均約為1，因此作者推

3、測(cè)赤擬谷盜是一種不完美的劑量補(bǔ)償機(jī)制，為進(jìn)一步探討赤擬谷盜的劑量補(bǔ)償效應(yīng)，我們以果蠅的劑量補(bǔ)償關(guān)鍵基因?yàn)閰⒖荚诔鄶M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(hào)和10號(hào)染色體各有一個(gè)拷貝，分別是msl3a和msl3b）、mof和mle5個(gè)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(gè)保守的結(jié)構(gòu)域，但是在鳥類中卻丟失了，而且在昆蟲中發(fā)生了分化。實(shí)時(shí)定量PCR結(jié)果顯示，Tcmsl2在蛹到成蟲期中，雌性表達(dá)均高于雄性，Tcmsl3a&b在早期蛹和晚期成蟲中表達(dá)量較高，而Tcmsl3a&b在早期雌性成蟲中表達(dá)高于雄性;基因Tcmof和Tcmle的表達(dá)有時(shí)期特異性，但是在雌雄之間表達(dá)沒有差異。RNAi分析結(jié)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(dǎo)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(duì)照組稍大外，在其他的時(shí)期對(duì)赤擬谷盜的生長(zhǎng)發(fā)育都幾乎沒有影響;而其它兩個(gè)基因Tcmsl2和Tcmle對(duì)赤擬谷盜的生長(zhǎng)發(fā)育影響不大。基因Tcmof被抑制表達(dá)之后還嚴(yán)重的影響了赤擬谷盜的生殖，導(dǎo)致不能產(chǎn)卵，而且這種效應(yīng)主要是母本效應(yīng)所介導(dǎo)，而其它四個(gè)基因?qū)Τ鄶M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(bǔ)償機(jī)制與黑腹果蠅的劑量補(bǔ)償機(jī)制不同，即使

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