多种食用植物Exosome-Like Nanoparticles中miRNAs鉴定及其跨物种调节潜力分析

• 作 者: 肖娟
• 机 构: 四川农业大学
• 出 处: 四川农业大学
• 发表日期: 2018年期
• 关键词: 食用植物

可食用植物来源的exosomes-like纳米囊泡(Edible plant derived exosomes-like nanoparticles，EPDELNs)是植物中自然发生的超微结构，与exosome具有相似的结构和功能。据报道，多种EPDELNs具有抗炎特性且能抑制癌细胞增殖，具有跨物种调节的潜力，但对EPDELNs中植源性miRNAs的表达及其跨物种调节的相关研究鲜有报道。MicroRNAs(miRNA)作为一类长约20～25nt能作为转录后调控因子的非编码小RNA分子，能参与生长、发育及疾病等多种病理和生理过程，并且miRNA能选择性地被包裹在细胞外囊泡（Extracellular vesicle，EV）中并转移到相邻或较远的细胞中发挥调节功能。因此，本试验以11种蔬菜和水果为研究对象，从中分离出exosomes-like纳米囊泡(exosome-like nanoparticles，ELNs)，分别抽提总RNA后采用Illumina平台对11种EPDELNs中的miRNA文库进行测序，通过miRpipe软件将获得的序列与52种植物miRNA成熟体比对以鉴定其中所含的miRNA。作为重要的生物医学研究模型和农业经济动物，猪是用来研究植源性miRNA跨物种调节哺乳动物的理想模型，因此本试验采用Targetscan和RNAhybrid等软件对每种EPDELNs top20miRNA在人及猪体内潜在靶基因进行预测，并通过DAVID软件对靶基因的功能富集分析。最后利用双荧光素酶报告系统来验证所预测靶基因与植源性miRNA的靶标关系。试验结果如下:
　　1.通过超高速离心法获得11种EPDELNs，并使用原子力显微镜(Atomic force microscope，AFM)和动态光散射(Dynamic light scattering，DLS)分析鉴定，结果显示，11种食用植物中含有大量的圆形或椭圆形囊泡，其大小和形状与动物exosomes有相似之处。
　　2.高通量测序共获得202，560，279原始测序数据，经过一系列严格的筛选（如去除低质量数据，重复序列和接头序列读数）后，剩余的141，076，120(占原始数据的71.13％)高质量数据被认定为候选miRNA。
　　3.经过严格地过滤和筛选后，与miRBase数据库中下载的52种植物miRNA成熟体比对，结果显示11种EPDELNs中共含有418种植物miRNAs。每种EPDELNs中miRNA数目各不同，其中生姜ELNs中miRNA的种类最少（34种miRNAs），而大豆ELNs具有最多种miRNA（127种miRNAs），且每种EPDELNs中top20miRNA丰度占比率高达92.06％-99.16％。功能富集分析结果显示这些miRNA的靶基因主要富集在炎症反应和癌症相关通路。
　　4.根据所有miRNA在11种EPDELNs中的分布特点可将其分为三类:“frequent miRNAs”(FMs),“moderately present miRNAs”(MPMs)，和“rare miRNAs”(RMs)，分别包括26，39和353种miRNAs。虽然FMs的种类显著少于RMs，但是miRNA的表达水平却显著高于RMs。
　　5.荧光素酶报告系统实验结果显示MIR-168c能特异地作用人的TSC22D3基因的靶位点使荧光素酶活性降低，而MIR-8155能特异地作用猪的IL8基因的靶位点使荧光素酶活性降低。
　　综上所述，通过对11种EPDELNs中的miRNA表达谱的分析，结果显示EPDELNs来源的miRNA可能具有调节炎性细胞因子和癌症相关基因表达的潜力。本试验拓宽了对植物与动物之间跨界调控的观点，而且有助于更好地利用植物资源。