小RNA(small RNA,sRNA)是一类序列短于300 bp的非编码RNA,它在生物体的细胞生长、分裂、分化、增殖和凋亡过程中发挥着重要的调控作用.近年来的多项研究表明,sRNA还可以作为信号分子在物种之间传递,以跨界方式发挥调控作用.除了视觉和化学信息,生物个体之间还可以利用多种分子信号传递和实现信息交流,其中,sRNA分子不仅可以在生物个体内移动和调控基因表达,还可以作为1种分子信号跨越物种发挥动物、植物和微生物互作关系的信息纽带作用.作为地球上物种数量最多、生态位最丰富的类群,昆虫体内存在多种外源sRNA分子.本文分析了sRNA介导跨界调控的分子基础,综述了近年来关于外源sRNA通过生物互作进入昆虫体内,跨界调控昆虫基因表达,影响昆虫与寄主植物及病原微生物之间互作关系的研究进展,并分析了sRNA介导的跨界RNAi对昆虫生态适应性的影响以及在害虫防控中的应用前景.昆虫和植物之间sRNA分子的跨界转移可以调控植物抗虫性和社会性昆虫的品级分化,微生物的sRNA进入昆虫体内可以辅助病原微生物的侵染或影响寄生蜂的发育.利用基因工程改造或人工表达外源sRNA进行跨界调控是研发害虫高效生防产品的新途径.

目的:研究外泌体负载的枸杞miRNA(Lb-miR2911)药物通过跨界调控Wnt/β-catenin信号通路对非梗阻性无精子症(NOA)大鼠模型生精功能恢复的影响.方法:4 周龄雄性SD大鼠30 只,采用白消安腹腔注射方法构建NOA模型,造模5 周后将模型大鼠随机分为模型组(MC)、Lb-miR2911EXO治疗组(Lb-miR2911EXO)、外泌体空载治疗组(Sham),每组10 只.MC组NOA模型大鼠自然恢复,无特殊处理;Lb-miR2911EXO组NOA模型大鼠,睾丸生精小管注射外泌体包被Lb-miR2911 药物(0.1 mg/kg),1 次/周,共治疗 3 次;Sham组NOA模型大鼠,睾丸生精小管注射外泌体空载药物(0.1 mg/kg),1 次/周,共治疗3 次.另取10 只同龄正常健康SD大鼠作为正常对照组(NC).治疗后第2、6 周采用RNA FISH技术观察Lb-miR2911 药物在睾丸组织中的摄取及代谢变化;治疗后 12周采用转录组测序分析结合 Western 印迹、RT-PCR 方法检测各组大鼠睾丸组织中细胞增殖、精子发生及Wnt/β-catenin信号通路的基因表达;睾丸组织形态学及精子质量分析比较各组大鼠生精功能恢复情况;通过组织形态学分析结合血清TNF-α、IL-1β、天冬氨酸氨基转移酶(AST)、丙氨酸氨基转移酶(ALT)等指标检测评估Lb-miR2911 外泌体药物对大鼠组织器官毒性.结果:治疗12 周后睾丸组织形态学分析发现Lb-miR2911EXO组大鼠睾丸组织各层次生精细胞排列规则,管腔中可见大量成熟精子,与Sham组比较,Johnsen评分显著增加(P<0.05),睾丸重量、睾丸指数、精子浓度和精子活力显著增加(P<0.05);转录组测序分析结合Western 印迹、RT-PCR方法证实,与MC组相比,Lb-miR2911EXO组DACT3 基因表达下调(P<0.05),而DVL2、β-catenin表达上调,同时p-DVL2及β-catenin(nucleus)蛋白含量增加(P<0.05);细胞增殖相关基因CCND1、CCNE1、CCNE2 mRNA表达上调(P<0.05);精子发生相关基因 DMC1、CCR6、JAM2、KLC3 表达上调(P<0.05);组织器官毒性检测表明:治疗后Lb-miR2911EXO组大鼠肺部、肝脏、肾脏组织未见病理性变化,与NC组比较血清TNF-α、IL-1β、AST、ALT、肌酐或尿素氮等水平未见升高(P>0.05).结论:外泌体负载的Lb-miR2911 药物通过跨界调节DACT3/Wnt/β-Catenin信号通路促进了NOA大鼠生精功能恢复.

目的 探讨各类型胎盘植入产前超声图像特征,以提高诊断准确度.方法 纳入69例怀疑胎盘植入患者的超声和临床资料,总结各类型胎盘植入超声图像特征,并分析妊娠结局.结果 非重型胎盘植入46例,重型23例(17例植入型和6例穿透型).重型组与非重型组比较:胎盘后低回声带消失或中断、胎盘陷窝、胎盘基底部血流信号增多成团、膀胱线中断或消失、胎盘陷窝融合成片、胎盘基底部跨界血管6种超声征象发生率差异均有统计学意义(P＜0.05),植入型与穿透型组胎盘陷窝融合成片与胎盘基底部跨界血管发生率差异均有统计学意义(P＜0.05).上述有统计学意义的6种超声征象,91.30％的重型组同时存在2种或2种以上,78.26％的非重型组仅存在0或1种.重型组术中出血量、子宫全部或部分切除率及胎儿早产率均明显高于非重型组(P＜0.05).结论 利用产前超声图像特征能较好地诊断出重型胎盘植入,并能初步诊断重型胎盘植入类型,为临床决策提供重要参考信息.

细胞外囊泡(extracellular vesicles,EVs)是一类具有脂质双分子层的膜性囊泡,可以被各种类型细胞分泌,是生物体通信的重要介质,参与原核生物和真核生物细胞之间的信号传输.在肠道微生态中,微生物-宿主的双向通信通常不需要细胞直接接触,微生物群来源EVs是这种"跨界"对话的关键参与者.肠-肝轴是连接肠道微生物与肝脏的桥梁,参与包含酒精性脂肪性肝病在内的多种肝脏疾病的发生与发展,近年研究发现肠道菌群来源的EVs在肝脏疾病的进程中具有重要的调控作用.本文概述了肠道菌群来源EVs的研究进展,特别是EVs的产生机制、包裹的内容物、在细菌-宿主互作以及在肝脏疾病中的作用.

细菌利用群体感应(Quorum sensing,QS)系统进行细胞间的通讯联系,进而参与调控细菌多种生物学功能.近年的研究表明,细菌QS信号分子也可以被细菌的真核植物宿主感应,从而介导植物-细菌的跨界信息交流.本文综述细菌QS及其介导的植物-细菌信息交流的最新研究进展,以期为通过操纵细菌QS达到提高植物病害防治效果提供理论基础和指导.

微小RNA(micro RNA,miRNA)是一类在转录后水平调节基因表达的非编码小分子RNA,其调控基因表达、影响细胞活性的功能已为人们所重视.近年来miRNA的跨界调控成为新的研究方向,为人们更全面地认识和了解miRNA的功能提供了新的视角.植物miRNA由于通常经过了甲基化修饰,因此较为稳定,不易降解.前期研究表明,甘草干燥药材的水煎剂中存在着丰富的小分子RNA,这为了解甘草的作用机制提供了新的思路.在本研究中,利用从甘草水煎剂中提取的小分子RNA以及合成的miRNA模拟物(mimic)作用于分离自健康人的外周血单核细胞(peripheral blood mononuclear cell,PBMC),然后利用RT-PCR对其模式识别受体(PRR)基因以及部分转录因子、信号分子和细胞因子的基因表达变化进行了分析.结果表明甘草miRNA对人免疫细胞的基因表达具有明显的调节作用,能够显著抑制T细胞分化相关基因的表达,以及炎症和凋亡相关基因的表达.这为进一步更全面地了解甘草的作用机制以及中药新药的研制带来了新的思路.

[目的]蜜蜂球囊菌(Ascosphaera apis,简称球囊菌)是专性侵染蜜蜂幼虫的致死性真菌病原.MicroRNA(miRNA)作为一类重要的基因表达调控因子,能够广泛参与真菌及其宿主的相互作用过程.本研究通过比较分析球囊菌孢子(AaCK)和侵染中华蜜蜂(Apis cerana cerana,简称中蜂)6日龄幼虫肠道内的球囊菌(AaT)的small RNA (sRNA)组学数据对球囊菌的差异表达miRNA (differentially expressed miRNA,DEmiRNA)、靶mRNA及二者间的调控网络进行全面解析,旨在揭示miRNA介导的球囊菌对中蜂幼虫的侵染机制.[方法]对于球囊菌侵染的中蜂6日龄幼虫肠道的small RNA-seq (sRNA-seq)数据,利用BLAST工具连续比对东方蜜蜂(Apis cerana)和球囊菌的参考基因组筛滤得到AaT的sRNA组学数据.分别将AaCK和AaT的sRNA组学数据比对miRBase数据库,对球囊菌侵染宿主前后miRNA的数量和结构特征进行分析.联用RNAhybrid+svm_light、Miranda和TargetScan软件预测AaCK vs AaT比较组中DEmiRNA的靶mRNA,进而利用相关生物信息学软件对上述靶mRNA进行GO分类和KEGG代谢通路富集分析.通过Cytoscape软件对DEmiRNA-mRNA调控网络进行可视化.利用Stem-loop RT-PCR、RT-qPCR和分子克隆验证测序结果的可靠性.[结果]在AaCK和AaT中分别鉴定到380和387个miRNA.结构特征分析结果显示,AaCK和AaT的miRNA皆集中分布在18-25 nt,且首位碱基主要偏向于U.AaCK vs AaT比较组共有270个DEmiRNA,包含155个上调miRNA和115个下调miRNA,分别靶向结合6091和6145个mRNA.GO分类结果显示,上述靶mRNA主要涉及代谢进程、细胞进程、应激反应等15个生物学进程;细胞、细胞组分、细胞器等12个细胞组分;催化活性、结合、转运子活性等11个分子功能.KEGG代谢通路富集分析结果显示,上述靶mRNA富集在123条代谢通路,参与对氨基酸代谢、碳水化合物代谢以及核苷酸代谢等物质代谢,氧化磷酸化、硫代谢、氮代谢等能量代谢,以及MAPK和Hippo等信号通路的调控.球囊菌DEmiRNA与靶mRNA之间存在复杂的调控关系,其中miR-29-x、miR-250-x、miR-4968-y、miR-11200-x、novel-m0023-5p、novel-m0130-5p和novel-m0135-5p等DEmiRNA可靶向结合与球囊菌的半胱氨酸蛋白酶、DNA甲基化转移酶以及几丁质酶相关的mRNA;此外,miR-7-x、miR-9-z、miR-319-y和miR-5951-y等同时参与调控MAPK信号通路;进一步分析发现,miR-250-x同时参与对DNA甲基化转移酶、MAPK信号通路及其他酶类合成与代谢途径的调控,并可能参与球囊菌与中蜂6日龄幼虫之间的跨界调控.通过Stem-loop RT-PCR和RT-qPCR验证了4个DEmiRNA的差异表达,并利用分子克隆和Sanger测序证实miR-7-x的序列与测序结果一致.[结论]本研究解析了侵染中蜂6日龄幼虫的球囊菌的miRNA差异表达谱及DEmiRNA的调控网络,揭示了球囊菌DEmiRNA可能通过调控病原的物质和能量代谢、增殖、毒力、信号通路及相关mRNA参与对中蜂幼虫的侵染过程.miR-7-x、miR-250-x、novel-m0023-5p等关键DEmiRNA有望作为白垩病治疗的新型分子靶点.

吲哚作为一种典型的氮杂环芳烃化合物,在自然界中广泛存在.近年来,越来越多的研究表明吲哚具有一定的生物活性,是一种新型种间及跨界的信号分子.研究发现,吲哚不仅可以调节微生物的毒性、耐药性、生物膜形成以及群感效应等生理生化行为,调控植物生长发育和防御系统的形成过程,还能够影响动物的肠道炎症、细胞氧化压力及荷尔蒙分泌等生理健康.因此吲哚在微生物代谢、动物健康和植物生长等多个方面扮演了重要角色,具有重要的生物学及生态学双重意义.文中综述了吲哚从生物代谢到信号传递的研究历史,及其在微生物种内或种间以及微生物-动植物之间跨界的信号传导与调控作用的研究进展,旨在为揭示复杂环境中吲哚生物代谢及信号调控的生物学意义与生态学机制提供重要的理论指导.

在哺乳动物细胞内,以长链非编码RNA(long non-coding RNA,lncRNA)和微小RNA(microRNA,miRNA)为代表的非编码RNA在调控自噬的上游发挥着重要作用.lncRNA和miRNA参与了自噬过程的各个阶段,包括起始、囊泡成核、自噬体成熟以及自噬体融合等.具有双向调控自噬作用的非编码RNA包括母系表达基因3(maternally expressed gene 3,MEG3),H19和miRNA-21(miR-21);具有抑制自噬作用的非编码RNA包括生长阻滞特异转录本5(growth arrest-specific transcript 5,GAS5),miRNA-34a(miR-34a)和miRNA-30a(miR-30a);具有促进自噬作用的非编码RNA包括转移相关的肺腺癌转录本1(metastasis associated lung adenocarcinoma transcript 1,MALAT1),miRNA-152(miR-152)和miRNA-24(miR-24).非编码RNA调控自噬的作用具有条件性、多样性和复杂性的特点.近年来,国内外学者相继发现,白蔹素、丹酚酸B、丹皮酚等单味中药提取物和加味八珍方可以在体内外干预非编码RNA而调控自噬.最新的研究表明,植物源性短链非编码RNA(small non-coding RNA,sncRNA)作为中药的有效成分之一可以直接进入循环血液和内脏而跨界调控人类基因表达.此外,大黄酸、金丝桃苷以及虫草菌丝均能在体内外通过调控自噬相关信号通路而干预肾小管上皮细胞自噬,减轻肾脏损伤和肾脏衰老,其部分药理机制可能与miR-34a通路介导有关.总之,针对肿瘤、免疫性疾病、代谢性疾病以及神经退行性疾病等临床常见疾病而揭示非编码RNA(lncRNA和miRNA)调控自噬的分子机制,这是建立精准治疗策略和阐明中药药理作用的必由之路.

吲哚,又称2,3-苯并吡咯,广泛应用于化工、医药、染料等行业,是工业上重要的前体物质,但其释放到环境中也是一种典型的氮杂环污染物.同时,作为一种常见的微生物代谢产物,自然界中无时无刻不发生着吲哚的合成—转化—降解过程.吲哚对微生物生物膜的形成、运动能力、毒性、质粒稳定性及抗生素抗性等多种生物功能有显著影响.因此,吲哚也被认为是新型且具有多功能的种间及跨界信号分子,在微生物生理学和动物行为学等领域发挥了重要作用.研究微生物介导的吲哚代谢机制,阐明其生物学功能的基础,是揭示吲哚在自然环境中的行为归趋和生态学意义的关键.本文系统地总结吲哚代谢的微生物资源及途径,介绍其作为信号分子的重要功能,并对有关吲哚-微生物相互作用的研究进行总结,以期为揭示复杂环境中吲哚生物代谢机制提供重要的理论参考.