piRNA在蝗虫生殖中调控作用的研究

标题

piRNA-guided intron removal from pre-mRNAs regulates density-dependent reproductive strategy

影响因子

该研究发表在《Cell Reports》期刊上，2022年的影响因子为9.995。

文献概要

该研究探讨了piRNA（Piwi-interacting RNA）在蝗虫生殖策略中的调控作用，特别是在种群密度依赖性生殖策略中的机制。研究发现，在低种群密度下，蝗虫生殖细胞中Piwi/piRNA的表达水平显著提高，通过促进与生殖相关基因（如Orb）的前mRNA剪接，增强雌性蝗虫的繁殖力。此外，该机制在果蝇和小鼠的生殖细胞中也具有保守性，表明piRNA引导的前mRNA剪接是一种广泛存在于动物中的调控机制。

采用英格恩产品实验部分

在实验中，研究人员使用了英格恩生物（Engreen Biosystem）的Entranster™ in vivo转染试剂（货号：18668-11-1）进行siRNA和piRNA的体内转染。具体步骤如下：

1. siRNA和piRNA的合成与转染：

siRNA（针对Liwi1和Gfp基因）和piRNA mimics/inhibitors通过化学合成，并经过2′-O-Me修饰以提高稳定性。

使用Entranster™ in vivo转染试剂将siRNA（1 μg/蝗虫）或piRNA mimics/inhibitors（每种piRNA 60 pmol/蝗虫）注射到雌性蝗虫体内。

1. 实验设计：

在蝗虫五龄末期进行首次注射，之后每5天重复注射一次。

经过3次注射后，雌性蝗虫与雄性蝗虫交配，随后继续每5天注射一次以维持效果。

1. 结果验证：

通过qPCR和免疫印迹验证了Liwi1和Orb的表达水平变化。

行为实验表明，piRNA的过表达或抑制显著影响蝗虫的产卵频率和卵荚数量。

实验意义

1. 机制解析：揭示了piRNA通过招募剪接因子U2AF35调控前体mRNA剪接的新机制，为理解非编码RNA在生殖可塑性中的作用提供了新视角。
2. 进化保守性：在果蝇和小鼠中验证了这一机制的保守性，表明piRNA介导的剪接调控可能是动物生殖细胞发育的普遍机制。
3. 应用潜力：为蝗虫种群爆发的防控提供了潜在靶点（如Liwi1/piRNA通路），同时也为其他物种的生殖调控研究提供了参考。