动物精子发生是指精原细胞分化发育成为成熟精子的全过程,该过程是动物生殖发育中的重要环节,整个过程受到多基因的协同严密调控。精子发生异常往往会导致雄性不育,因而有关精子发生的分子机制一直是国际学术界的研究热点之一。越来越多的研究表明,miRNA涉及的生命活动非常广泛,与生物的生殖发育、细胞进程、肿瘤的发生和抑制等均有密切的关系。虽然近年来,在哺乳动物中关于miRNA调控精子发生的机制研究已经日趋成熟,但是在硬骨鱼类miRNA在性成熟中调控作用研究甚少。
省部共建淡水鱼类发育生物学国家重点实验室刘少军教授研究团队近期建立了繁殖期异源三倍体鲫及二倍体红鲫、四倍体鲫鲤精巢的miRNA文库并对文库开展了生物信息分析及相关实验验证,在表观遗传水平上对不同倍性鱼的精巢miRNA表达谱进行了开创性研究。结果显示,在二倍体红鲫、异源三倍体鲫和异源四倍体鲫鲤的9个样本中,132条已知miRNA序列被鉴定,122条新miRNA序列被预测。通过qPCR验证了9个差异表达的miRNA,其中miR-101a, miR-199-5p, miR-214, miR-222和miR-193a在异源三倍体鲫表达上调,miR-7b和miR-153b在异源三倍体鲫表达下调。进一步用生物信息学对差异表达的miRNA进行靶基因预测,结果发现,在异源三倍体鲫显著差异表达的部分miRNA与精子鞭毛装配和精子活动相关基因具有靶向关系,且这些功能基因在异源三倍体鲫中的差异表达趋势与miRNA的差异表达趋势相反。同时,该研究也运用qPCR验证了在三倍体鲫表达上调的miR-199-5p与预测的两个精子鞭毛组装及精子活动相关的功能靶基因-Dnah3和Tekt1的表达情况。本研究结果表明,这些已验证的差异表达miRNA可能通过调控靶向基因在异源三倍体鲫精巢的异常表达,从而参与调控精子发生和精子运动,本研究为异源三倍体鲫雄性不育的表观遗传调控机制提供新的见解。