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为探究埃及伊蚊（Aedes aegypti）中 siRNA 通路对转座子元件（TEs）表达的调控作用，研究人员分析了 Dicer2 突变体及其野生型的转录组和小 RNA 情况。结果显示，siRNA 通路对 TEs 表达影响有限。这为深入理解蚊子基因组调控机制提供依据。
在神秘的微观世界里，生物的基因组如同一个充满奥秘的宝藏库，其中转座子元件（TEs）就像一群调皮的 “小精灵”，能够在基因组中改变自己的位置。在昆虫的世界里，这些 “小精灵” 的活动受到严格监管，小 RNA 通路便是其中的重要 “监管者”。然而，在埃及伊蚊这个对人类健康有着重大影响的蚊子物种中，小 RNA 通路中的 siRNA 通路对 TEs 表达的调控作用却一直是个未解之谜。
埃及伊蚊是多种虫媒病毒（如登革热、寨卡和基孔肯雅病毒）的传播媒介，严重威胁着人类的健康。此前，虽然对埃及伊蚊中 siRNA 通路的抗病毒功能有所研究，但它对 TEs 表达的调控作用尚不明确。为了解开这个谜团，来自法国巴斯德研究所（Institut Pasteur）的研究人员展开了深入研究。
研究人员通过构建 Dicer2（Dcr2）突变体埃及伊蚊品系，并利用改进的 TEs 注释，分析了突变体和野生型埃及伊蚊中肠和卵巢的转录组和小 RNA 情况。研究结果发表在《BMC Biology》上。
研究人员运用了多种关键技术方法。在样本处理方面，他们选取特定日龄的 Dcr2 突变体和野生型埃及伊蚊雌蚊，解剖其组织获取样本。在基因分析技术上，采用 RNA 测序（RNA-seq）和小 RNA 测序来分析基因和 TEs 的表达情况；利用生物信息学方法，如主成分分析（PCA）、差异表达分析等对测序数据进行深入挖掘；还通过逆转录酶（RT）活性测定等实验进行功能验证 。
Dcr2 突变体显示出 TE 表达的特异性差异，但无统一变化
研究人员首先对 Dcr2 突变体和野生型对照的基因和 TE 衍生转录本的丰度进行比较。RNA-seq 数据显示，中肠和卵巢样本中分别约有 2% 和 1% 的读数来自 TEs，且组织对 TE 计数比例影响显著，而蚊子品系的影响不显著。PCA 分析表明，组织间在基因和 TE 表达上存在明显差异，同时突变体和野生型在第二主成分轴上也有明显分离。
进一步的差异表达分析发现，不同自主 TE 家族在突变体和野生型之间存在富集和缺失现象，但基因集富集分析（GSEA）显示，整体上没有 TE 目出现差异表达。RT 活性测定结果也与 GSEA 分析趋势相符，表明 Dcr2 突变对中肠和卵巢中 RT 活性的影响相反。这一系列数据说明，Dcr2 缺失时，特定 TE 家族的表达存在差异，但这种差异在不同 TE 目和组织中并不一致。
TE 衍生的 21nt RNA 减少与表达差异不相关
为探究 TE 转录本丰度在 Dcr2 突变体中未发生重大变化是否是因为野生型中也缺乏 TE 衍生的 siRNA，研究人员检测了 TE 衍生的 21nt RNA 的丰度。结果发现，除卵巢中的 LTR 转座子外，Dcr2 突变体中所有自主 TE 目的 TE 映射 21nt RNA 丰度均显著降低，这证实了 TE 转录本是埃及伊蚊中 siRNA 的来源。
然而，分析 21nt RNA 与转录本丰度的比值发现，在野生型中 21nt RNA 丰度最高的 TE 家族，在 Dcr2 突变体中并没有表现出最高的富集。相反，在 Dcr2 突变体中表达减少的 TE 家族，在野生型中往往具有最低的 TE 衍生 21nt RNA 含量。这表明，在中肠和卵巢中，Dcr2 突变体中 TE 衍生的 21nt RNA 减少，但这种减少与 TE 表达差异并无关联。
Dcr2 缺失仅导致中肠 piRNA 乒乓活性发生轻微变化
由于 TE 衍生的 21nt RNA 减少并未伴随转录本丰度的相应增加，研究人员探究 piRNA 通路的乒乓活性是否会增强以进行补偿。在卵巢中，对照和突变体蚊子的三种自主 TE 目都能观察到典型的乒乓扩增特征；在中肠中，仅 DNA 和 LTR 转座子有乒乓活性的证据，但 DNA 转座子的 10nt 重叠丰度在生物重复间存在差异，且中肠中 LTR 转座子的乒乓活性主要由少数 Gypsy 超家族成员驱动。
研究人员仅在中肠的 LTR 转座子中检测到乒乓特征的变化，且这种差异可归因于单个位点。因此，piRNA 通路并没有因 Dcr2 的缺失而产生普遍的补偿作用。
转录组变化显示 Dcr2 突变体中没有明显的补偿机制
为探究 Dcr2 缺失是否存在除 piRNA 乒乓活性外的补偿机制，研究人员对 RNA-seq 数据进行了差异基因表达分析。结果显示，Dcr2 突变体中肠和卵巢分别有 413 个和 1234 个基因差异表达。在卵巢中，多个代谢途径下调，与核过程相关的途径富集；在中肠中，仅有核苷酸切除修复途径显著差异调节。
对 siRNA、piRNA 和组蛋白修饰相关基因的分析表明，卵巢中某些参与 piRNA 生物发生的因子减少，而 Dicer1 的表达略有升高。但从整体数据集来看，无法确定单一的补偿机制。此外，对其他突变体数据集的 GSEA 分析也显示，不同突变体中与 TE 调控相关的通路存在变化。
内源性 siRNA 在埃及伊蚊基因调控中重要性有限
研究人员通过计数映射到基因反义方向的读数，探究基因是否是埃及伊蚊内源性 siRNA 的来源。结果发现，虽然在野生型蚊子中肠可检测到 21nt RNA 的峰值，但在 Dcr2 突变体中该峰值消失，且卵巢中反义映射 21nt RNA 的比例也略有降低。
进一步分析发现，对照蚊子中肠和卵巢中有更多基因超过作为内源性 siRNA 来源的阈值，但基因产生 21nt RNA 的程度在两种条件下并无显著差异。而且，在 Dcr2 突变体中富集的基因转录本，并非在野生型中产生最丰富反义映射 21nt RNA 的基因。这表明，埃及伊蚊中内源性 siRNA 产生量低，对基因调控的影响较小。
综合以上研究结果，在埃及伊蚊中，内源性 siRNA 在沉默 TE 表达方面仅起辅助作用，不同组织中的单个 TE 家族对功能失调的 siRNA 通路反应各异，siRNA 通路既不是埃及伊蚊 TE 表达的唯一调节因子，也不是关键调节因子。
这项研究为深入理解埃及伊蚊的基因组调控机制提供了重要依据，有助于进一步探究蚊子与病原体的相互作用，以及开发更有效的蚊媒疾病防控策略。同时，研究结果也为其他昆虫中类似机制的研究提供了参考，推动了昆虫基因组学领域的发展。
