整合性RNA测序揭示miRNA-mRNA调控网络在青鳉性别分化中的动态作用

研究人员通过整合青鳉(XYDMY-雌性、野生型雌雄个体)性腺RNA-seq和小RNA-seq数据，系统分析了性别分化过程中mRNA和miRNA的动态变化及其互作网络。研究鉴定出116个睾丸相关差异基因(如gsdf)和156个卵巢相关基因(如figlα)，发现miR-202-5p等关键miRNA的时序性调控规律，首次构建了DMY基因介导的转录-转录后协同调控框架，为脊椎动物性别决定机制研究提供了新范式。

　　

研究背景
性别分化是脊椎动物发育的核心科学问题，而鱼类因其多样的性别决定策略成为研究这一过程的理想模型。青鳉(Oryzias latipes)作为首个被鉴定出性别决定基因DMY/dmrt1by的鱼类，其分子机制研究已持续30年。尽管基因组学、转录组学等技术取得了显著进展，但转录后调控特别是miRNA(微小RNA)与靶基因的动态互作在性别分化中的作用仍属空白。近年研究发现，miR-430可通过加速母源mRNA降解调控斑马鱼原始生殖细胞数量，miR-202-5p在鲤科鱼类卵巢发育中起关键作用，但这些发现尚未在系统层面与性别决定基因网络建立联系。

研究设计与方法
中国科学院水生生物研究所罗大极团队利用TALENs(转录激活因子样效应物核酸酶)技术构建的XYDMY-雌性青鳉模型，在孵化后10天(D10)、30天(D30)和120天(D120)三个发育阶段，采集野生型雌性(WT_Fe_Ov)、雄性(WT_Ma_Te)和突变型雌性(MT_Fe_Ov)性腺组织。通过Illumina HiSeq 2000平台生成54个RNA-seq和small RNA-seq数据集(总计206Gb原始数据)，采用STAR(v2.7.5c)进行基因组比对，DESeq2鉴定差异表达基因(DEGs)和miRNA(DEMs)，并开发EasyTargetScan_0.2.py算法预测miRNA-靶基因互作网络。

主要发现

1. mRNA表达动态
   PCA分析显示睾丸与卵巢样本沿PC1轴显著分离。时序分析发现116个持续高表达的睾丸相关基因(如gsdf)和156个渐进上调的卵巢相关基因(如figl^α)，突变型雌性(MT_Fe_Ov)与野生型雌性表达谱高度相似。

2. miRNA调控特征
   D30和D120阶段鉴定出40和21个性别二态性miRNA，其中miR-202-5p在卵巢中特异性富集。突变型雌性在D30阶段出现57个特异性DEMs，提示DMY可能通过miRNA级联反应调控下游基因。

3. 互作网络构建
   基于437个已知miRNA和18,205个3'UTR序列，预测出807,827对miRNA-mRNA相互作用，建立首个青鳉性腺发育的转录-转录后调控图谱。

科学意义
该研究首次整合多组学数据揭示DMY基因通过miRNA-mRNA网络调控性别分化的分子机制：1) 发现gsdf等核心基因的持续表达模式与性腺命运决定相关；2) 阐明miR-202-5p等miRNA的时序性调控规律；3) 为脊椎动物性别可塑性研究提供新理论框架。相关数据已存入NCBI GEO(GSE288571/2)和SRA(SRP529327)，代码公开于Zenodo(10.5281/zenodo.15208230)。