Tác động của microRNA miR-7562 lên quá trình tự thực và khả năng miễn dịch ở tôm sú

Trong những năm gần đây, ngày càng có nhiều nghiên cứu làm sáng tỏ vai trò then chốt của microRNA (miRNA) trong việc điều chỉnh quá trình tự thực và khả năng miễn dịch ở các sinh vật. MiRNA là các phân tử RNA nhỏ không mã hóa được bảo tồn cao, tham gia tích cực vào các hoạt động sinh học thông qua việc điều hòa biểu hiện gen sau phiên mã.

Tôm sú
Tôm sú

 

Các miRNA phát huy chức năng điều hòa của chúng bằng cách ghép cặp bazơ bổ sung với 3 vùng chưa được dịch mã (UTR) của bản phiên mã gen mục tiêu của chúng. Liên kết này hướng dẫn phức hợp im lặng do RNA tạo ra để phân tách hoặc kìm hãm RNA thông tin đích (mRNA). Do vai trò phổ biến của chúng trong việc điều hòa gen, miRNA tham gia vào nhiều quá trình sinh lý như biệt hóa, tăng sinh, apoptosis và phát triển. Tuy nhiên, nghiên cứu về sự điều hòa miRNA của ATG ở động vật giáp xác còn hạn chế.

Các nghiên cứu gần đây đã phát hiện ra rằng trong quá trình nhiễm virus hội chứng đốm trắng (WSSV) ở tôm đốm, miR-71 có thể ngăn chặn sự biểu hiện của gen peptide-1 (cap-1) liên quan đến vôi hóa của vật chủ, gây ra bệnh tự thực tế bào ở tôm và thúc đẩy sự nhân lên của virus trong cơ thể tôm. Hơn nữa, sự điều hòa miR-13b của knickkopf điều chỉnh chung cả tình trạng nhiễm WSSV ở tôm và mức độ tự thực bào trong tế bào vật chủ của tôm.

Tuy nhiên, với những mầm bệnh như Vibrio harveyi còn rất hạn chế. Do đó, gần đây, nghiên cứu của Chao Zhao và cs (2024) đã xác định các miRNA ứng cử viên đồng điều chỉnh PmATG5 và PmATG12, đồng thời giải mã vai trò điều chế qua trung gian miRNA của hệ thống liên hợp ATG5-ATG12 trong phản ứng tự thực đối với stress V. harveyi ở tôm sú. Bằng cách biểu hiện quá mức hoặc làm im lặng các miRNA này ở tôm sú, các tác giả đã phân tích các cơ chế mà hệ thống liên hợp ATG5-ATG12 điều phối phản ứng tự thực. Kết quả nghiên cứu này đã cung cấp những hiểu biết có giá trị về cơ chế phân tử phụ thuộc miRNA làm cơ sở cho phản ứng miễn dịch tự thực ở tôm và đưa ra các mục tiêu tiềm năng cho các liệu pháp phòng bệnh trong nuôi tôm.

Đặc tính phân tử và điều tra phát sinh gen của PmATG5 và PmATG12

Trình tự cDNA có độ dài đầy đủ của PmATG5 là 2281 bp, bao gồm 114 bp 5′UTR, 1357 bp 3′UTR và khung đọc mở (ORF) 810 bp mã hóa 269 gốc axit amin, tạo ra protein có cấu trúc lý thuyết trọng lượng phân tử là 31,125 kDa và điểm đẳng điện lý thuyết là 5,66 (Hình bổ sung S1a). Trình tự cDNA có độ dài đầy đủ của PmATG12 là 1101 bp, bao gồm 16 bp 5′UTR, 722 bp 3′UTR và ORF 363 bp mã hóa 120 gốc axit amin, tạo ra protein có trọng lượng phân tử theo lý thuyết là 13,59 kDa và điểm đẳng điện lý thuyết là 6.12.

Trình tự axit amin ATG5 của tám loài khác và trình tự axit amin ATG12 của sáu loài khác đã được sử dụng để xây dựng nhiều cách sắp xếp trình tự và cây tiến hóa. Trong liên kết nhiều trình tự với các loài khác, PmATG5 có độ tương đồng cao nhất với cua xanh (CAJ31266.1), cao tới 87% và rất phù hợp với các loài khác. PmATG12 cũng cho thấy mức độ tương tự 60% và 71% với các loài khác. Những kết quả này cho thấy PmATG5 và PmATG12 được bảo tồn tiến hóa cao với các gen tương đồng khác. Cây phát sinh gen cho thấy PmATG5 và ghẹ xanh (C. sapidus) tập hợp thành một nhánh duy nhất, trong khi PmATG12 tập hợp thành một nhánh riêng biệt. Trong cây phát sinh gen ATG12, PmATG12 được nhóm với các loài côn trùng như Danaus plexippus, Bombyx moriBiston betularia.

Phân bố mô của biểu hiện PmATG5 và PmATG12

Để nghiên cứu sự phân bố đặc hiệu mô và các kiểu biểu hiện mRNA của PmATG5 và PmATG12 ở tôm, các mô khác nhau, bao gồm gan tụy, cơ, ruột, dạ dày, cơ quan bạch huyết, mang, não và tim đã được kiểm tra. Cấu hình biểu hiện của PmATG5 (Hình 1a) và PmATG12 (Hình 1b) cho thấy cả hai đều biểu hiện mức độ biểu hiện cao nhất trong mô cơ, tiếp theo là gan tụy, ruột, mang và các mô khác. Đáng chú ý, biểu hiện PmATG5 là thấp nhất trong máu, trong khi PmATG12 biểu hiện tối thiểu ở tim.

Phân tích tin sinh học của miRNA nhắm mục tiêu PmATG5 và PmATG12

Để khám phá tác dụng đồng điều hòa của miRNA đối với PmATG5 và PmATG12, việc sàng lọc ban đầu đối với miRNA có thể cùng điều chỉnh cả hai gen đã được tiến hành bằng phần mềm tin sinh học. Phân tích tin sinh học cho thấy một loạt miRNA có khả năng liên quan đến việc điều chỉnh ATG ở tôm sú. Cụ thể, 22 miRNA được xác định là bộ điều chỉnh tiềm năng của PmATG5 và 24 miRNA có khả năng điều chỉnh PmATG12. Đáng chú ý, ba miRNA—miR-7562, miR-8485 và miR-278—nổi lên như những ứng cử viên đồng điều chỉnh PMmATG5 và PMATG12 (Bảng 1). Hình 2 hiển thị các vị trí liên kết cụ thể nơi ba miRNA này có thể tương tác với 3′UTR của PmATG5 và PmATG12.

Sàng lọc các miRNA tác dụng chính và phân tích biểu hiện PmATG5 và PmATG12 sau khi nhiễm khuẩn

Để hiểu tác động điều chỉnh của ba miRNA đối với sự biểu hiện của PmATG5 và PmATG12, qRT-PCR đã được sử dụng để đánh giá mức độ biểu hiện gen và miRNA sau khi nhiễm V. harveyi. Các xét nghiệm qRT-PCR cho thấy các mẫu biểu hiện đặc biệt sau nhiễm trùng (Hình 3). Hình 3a cho thấy biểu hiện miR-278 đã được điều chỉnh giảm đáng kể ở cả 6 và 24 giờ sau khi bị nhiễm bệnh. Một xu hướng tương tự đã được quan sát đối với miR-7562, cho thấy sự biểu hiện giảm đáng chú ý tại cùng thời điểm (Hình 3b).

Ngược lại, mức độ miR-8485 không thay đổi sau khi bị lây nhiễm (Hình 3c). Đối với các gen mục tiêu quan tâm, dữ liệu qRT-PCR cho thấy sự gia tăng tạm thời trong biểu hiện của PMATG5, với mức mRNA cao nhất ở 24 giờ sau khi bị lây nhiễm (Hình 3d). PMATG12 theo xu hướng tương tự, với sự tăng đáng kể về mức độ biểu hiện mRNA tại các mốc 6 và 24 giờ (Hình 3e). Sự phân tích này cho thấy mối quan hệ điều chỉnh ngược lại giữa miRNA và các mục tiêu của chúng. Các phát hiện xác nhận rằng miR-278 và miR-7562 có tác động tiêu cực đối với biểu hiện PMATG5 và PMATG12 trong phản ứng đối với căng thẳng do V. harveyi gây ra.

Translate »