“華工—華大”創新班學子繪製首張切葉蟻RNA編輯圖譜



  科技日報訊 (周玉 樊麗 高惠君)由華南理工大學與華大基因、丹麥哥本哈根大學共同合作完成的《切葉蟻等級特異的RNA編輯組》研究成果日前在《自然·通訊》(Nature Communications)上公開發表。

  切葉蟻(Acromyrmex echinatior)因能從植物上切下葉子而得名,並對葉片進行加工用來種植真菌作為食物。作為一種真社會性昆蟲,切葉蟻具有明確的勞動分工,行為模式可以説已經進入了“農業社會”。因此切葉蟻具有其他螞蟻不具備的行為模式,是研究行為分化很好的模型。

  目前認為,等級分化主要通過基因差異表達,DNA甲基化以及組蛋白修飾等分子機制決定,然而對於基因轉錄後調控機制的影響卻知之甚少。RNA編輯作為一種轉錄後調控,通過在基因的轉錄産物上增加、刪除或取代某些核苷酸,從而使RNA序列不同於其DNA模版。相關研究表明RNA編輯對於保持神經元正常功能,以及調節生物行為模式有著重要的作用。本研究不僅首次繪製出了切葉蟻RNA編輯圖譜,而且證明了RNA編輯對於調控切葉蟻等級間行為的分化具有重要作用,極大地拓寬了對等級分化分子機制的認識,也為真社會性動物的進化研究提供了新的思路。

  研究中,研究人員利用鏈特異性RNA-seq以及DNA重測序技術,結合自主研發流程對切葉蟻不同等級的處蟻後和大、小工蟻進行了全面、準確地檢測,平均獲得了11000個編輯位點,實驗驗證其準確度高達99%。研究人員發現在切葉蟻中能發生RNA編輯的基因主要與神經信號傳導、節律調節等功能相關,這暗示著RNA編輯作為一種轉錄後修飾,精細地調控著切葉蟻腦部的基因表達,從而實現等級間的行為差異。通過和其他螞蟻的比較分析,切葉蟻8%—23%的編輯位點在螞蟻中是保守存在的,這些編輯位點可能和螞蟻真社會性的進化相關聯。此外,研究人員還發現不同樣品的全基因組RNA編輯模式和等級狀態明顯相關,而且還鑒定出了一批等級間顯著差異編輯的位點,首次證明了RNA編輯對於螞蟻行為的等級分化具有關鍵的調控作用。

  據悉,這是基因組科學創新班學子在國際頂級學術期刊上以第一作者身份發表的第三篇文章,也是在《自然》及其系列子刊上以第一作者身份發表的第二篇文章。自2009年3月“華工—華大”基因組科學創新班成立以來,創新班同學在科研上取得豐碩成果,共有58人次分別以第一作者、並列第一作者或署名作者身份在《Nature》《Science》《Cell》《The New England Journal of Medicine》等國際頂尖學術雜誌上發表高水準學術論文46篇。




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