渗透胁迫诱导入侵物种粗壮海鞘微RNA异构体的动态表达与功能转变

《BMC Ecology and Evolution》：Dynamic expression and functional transformation of microRNA isoforms induced by osmotic stress in invasive Ciona robusta

　　

摘要

理解入侵成功的内在机制对于应对全球范围内生物入侵频率的快速增加及其日益加剧的生态和经济影响至关重要。表型可塑性通过使生物体快速响应环境波动，在促进入侵成功中发挥着关键作用。在这些可塑性的分子调控因子中，微小RNA（miRNA）通过转录后基因调控介导胁迫适应。越来越多的证据表明，单一miRNA位点可产生多个变体（异质miRNA，isomiR），这些变体可能多样化调控功能并增强环境韧性。然而，在生物入侵过程中，它们在环境胁迫下的表达动态和功能意义仍未得到充分探索。本研究以高度入侵性的被囊动物Ciona robusta为模型，研究了miRNA异构体对渗透胁迫的动态表达和功能分化。miRNA组与转录组的整合分析揭示了10个miRNA产生5′ isomiR，表现出时间依赖性且具有胁迫特异性的表达模式。计算预测表明，canonical miRNA及其isomiR靶向重叠但不同的基因集，尤其涉及游离氨基酸代谢和离子转运相关通路。功能分析表明，相对于canonical miRNA，isomiR经历了新功能化、亚功能化或混合功能转变，在某些情况下对同一靶基因产生相反的调控效应。这些结果表明，渗透胁迫诱导miRNA异构体的快速多样化和功能转化，形成灵活且动态的调控网络。isomiR调控的这种可塑性可能有助于增强胁迫耐受性和环境适应能力，从而促进生物在多样化、恶劣或快速变化环境中的入侵成功。