《Developmental & Comparative Immunology》:Characterization of ceRNA Framework in the Spleen of Chinese Soft-Shelled Turtle (
Pelodiscus sinensis) responding to
Aeromonas hydrophila Infection
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•首次发现的非编码RNA(ceRNA)网络是在一种爬行动物(Pelodiscus sinensis)中,经过Aeromonas hydrophila感染后构建的,共发现了253个lncRNA-miRNA-mRNA和436个circRNA-miRNA-mRNA三元组合。•mRNA
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首次发现的非编码RNA(ceRNA)网络是在一种爬行动物(Pelodiscus sinensis)中,经过Aeromonas hydrophila感染后构建的,共发现了253个lncRNA-miRNA-mRNA和436个circRNA-miRNA-mRNA三元组合。
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mRNA LOC102455872、lncRNAs MSTRG.3526.7/ MSTRG.8091.1、circRNA novel-circ-026391和miRNA novel-m0923-3p被确定为连接性最高的枢纽节点。
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MAPK信号通路和色氨酸代谢途径被证实是ceRNA网络中连接性最强的通路。
引言
中华软壳龟(Pelodiscus sinensis)是东南亚地区具有经济价值的水生物种(Rawski等人,2018年),在传统中医中也因其药用和滋补作用而受到重视(Chen等人,2018年)。由于市场需求旺盛,2024年中国龟类年产量超过了54万吨,这主要得益于密集的水产养殖方式(Wang和Gao,2025年)。然而,密集的水产养殖增加了龟类患病的风险,其中Aeromonas hydrophila导致了大约60%的病例,包括疖病、腮腺炎和败血症(Lv等人,2021年)。大量研究详细描述了这种龟类对A. hydrophila感染的生理和病理反应,涉及生化参数(Zhang等人,2015年)、组织病理特征(Lv等人,2021年)、代谢过程(Ji等人,2024年)以及基因表达谱(Cao等人,2024年;Liu等人,2019年)。尽管如此,这种免疫反应背后的综合性转录后调控网络仍然不明确。
随着高通量测序技术的进步,非编码RNA(ncRNA),如microRNA(miRNA)、长非编码RNA(lncRNA)、环状RNA(circRNA)和PIWI相互作用RNA(piRNA),已成为重要的转录后调控因子(Pertea等人,2015年;Zhou等人,2023年)。这些ncRNA通过多种机制调节基因表达,例如miRNA诱导的mRNA沉默(Zhang等人,2024年)、lncRNA介导的表观遗传或转录调控,以及circRNA驱动的miRNA吸附(Jing和Xiao,2024年)。这些相互作用中的关键机制是竞争性内源性RNA(ceRNA)网络。在这个网络中,lncRNA和circRNA与mRNA共享miRNA响应元件(MREs),竞争miRNA结合,从而作为miRNA吸附剂精细调节转录后基因表达(Tay等人,2014年)。这种ceRNA机制已在哺乳动物中被研究,涉及生长、免疫和多种疾病(Mao等人,2022年;Loganathan和George,2023年;Li等人,2023年)。考虑到其进化保守性,关于ceRNA网络的研究最近扩展到了水生物种。
最近的研究表明,ceRNA网络参与了多种鱼类的发育和代谢调节,例如草鱼(Ye等人,2021年)、中国鳎鱼(Tang等人,2022年)、橄榄比目鱼(Zhang等人,2025年)和中华软壳龟(Zhu等人,2022年)。此外,还研究了少数水生物种中的免疫相关ceRNA相互作用,包括感染了Vibrio anguillarum的日本比目鱼(Ning和Sun,2021年)、受到A. veronii挑战的黄鲶鱼(Peng等人,2023年)、暴露于V. anguillarum的 turbot(Cai等人,2022年),以及对抗Cryptocaryon irritans的虎河豚(Zhu等人,2022年)。爬行动物在进化上位于鱼类和哺乳动物之间,它们的独特免疫特征可能深刻影响了ncRNA介导的免疫调节。然而,爬行动物中的ceRNA网络尚未得到充分研究,这仍然是了解爬行动物免疫调节的一个空白。
我们之前的工作已经确定了中华软壳龟在A. hydrophila感染期间的关键免疫相关基因和代谢物(Ji等人,2024年),但ncRNA和ceRNA网络的作用仍不清楚。在这项研究中,我们全面分析了中华软壳龟在A. hydrophila感染后脾脏中差异表达的miRNA(DEmiRs)、lncRNA(DElncs)和circRNA(DEcircs)。随后建立了一个全局的lncRNA-circRNA-miRNA-mRNA调控网络,为理解爬行动物的免疫防御机制提供了新的分子见解。
章节片段
伦理声明
本实验中的所有动物程序均符合中国关于实验室动物护理和使用的指南。本项目的伦理审查已获得中国渔业科学院珠江渔业研究所伦理委员会的批准(批准编号:LAEC-PRFRI-2023-03-15)。
动物和细菌挑战
从中国惠州wealth Xing工业有限公司获得了80只健康的中华软壳龟,平均体重为452 ± 47克。
脾脏组织损伤的鉴定
为了确定A. hydrophila感染是否引起脾脏损伤,在感染后24小时进行了组织病理学检查(图1)。在对照组(CG,图1A和1B)中,脾脏结构和形态正常,红髓和白髓之间有清晰的边界(绿色虚线),脾索和窦状结构也清晰可见。细胞排列紧密,散布着黑色素巨噬细胞(MMs,黄色箭头)。相比之下,在感染组(IG,图1C和
讨论
组织病理学评估是鱼类组织损伤的重要临床诊断工具(Jones-Dias等人,2016年)。在本研究中,A. hydrophila感染后24小时观察到严重的脾脏损伤,表现为红髓和白髓边界模糊、坏死、淋巴细胞浸润增加以及黑色素巨噬细胞增多。黑色素巨噬细胞在变温动物和哺乳动物的先天性和适应性免疫反应中具有进化保守的功能(Steinel和Bolnick,2017年)。
结论
总之,本研究首次揭示了中华软壳龟脾脏在A. hydrophila感染下的ceRNA网络。我们发现了大量形成lncRNA和circRNA介导的ceRNA网络,其中有五个枢纽节点和四条共同通路。尽管目前尚未进行功能验证,但我们的发现为未来研究爬行动物中ncRNA介导的免疫调节提供了基础性的转录组资源和候选ceRNA轴。
CRediT作者贡献声明
Xinping Zhu:资金筹措。Xiaoli Liu:方法学。Liqin Ji:写作 - 审稿与编辑,写作 - 原稿撰写,项目管理,方法学,研究设计,概念化。Junxian Zhu:项目管理。Chen Chen:项目管理,研究。Wei Li:资金筹措
未引用的参考文献
Mao等人,2026年;Yang等人,2025年。
伦理声明
本研究遵循ARRIVE(动物研究:体内实验报告)指南进行。本研究已获得中国渔业科学院珠江渔业研究所伦理委员会的批准(批准编号:LAEC-PRFRI-2023-03-15)。
利益冲突声明
作者声明没有已知的利益冲突或个人关系可能影响本文的研究结果。
数据可应要求提供。
利益冲突声明
作者声明没有已知的利益冲突或个人关系可能影响本文的研究结果。
致谢
本研究得到了国家自然科学基金(32302981)、广州市科技计划(2025A04J3570)、中央公益性科研机构基础研究基金(2023TD38)、优质速生中华软壳龟选育及高效健康养殖技术研究(2024-SPY-00-014),以及中国-东盟海洋合作基金(CAMC-2018F)的支持。
Liqin Ji|Chen Chen|Junxian Zhu|Xiaoli Liu|Xinping Zhu|Wei Li