如何寫植物miRNA的討論？示範4

mirna如何抑制翻譯

Time-Course Small RNA Profiling Reveals Rice miRNAs and Their Target Genes in Response to Rice Stripe Virus Infection

在過去的十年中，已經鑑定了大量的 miRNA，很明顯 miRNA 在植物轉錄後階段的許多生物過程或防禦機制中發揮著關鍵作用。高通量測序在小 RNA 鑑定中變得普遍可用且價格合理。

儘管有幾項研究在 RSV 感染後進行水稻 miRNA 表達，但我們的研究透過時間過程顯示了 RSV 感染後 miRNA 表達的更多動態資訊。我們鑑定了 374 個已知水稻 miRNA，覆蓋了 miRBase 中已知水稻 miRNA 的 52。5%（374/713），並且鑑定的 miRNA 數量與之前的報道相似 。此外，還從六個樣本中鑑定了 19 個新的 miRNA。已識別 miRNA 的數量可能取決於多種因素，例如樣品條件、測序方法和生物資訊學工具。例如，最近一項使用六個文庫的研究揭示了 570 個 miRNA ［ 32］ 而我們使用六個圖書館的研究確定了 374 個圖書館。最近的研究使用了一個時間點 （7 dpi） ［ 3 ］，而我們在三個不同的時間點採集樣本。在 7 dpi 時比較兩項研究之間的 miRNA 列表可能會很有趣；但是，無法獲得之前研究中 miRNA 的完整列表。根據這項研究的結果和之前的一項研究 ［ 30 ］，我們假設在後期收穫樣品時，例如 15 天（本研究）和 3 周（之前的研究）之後，鑑定出的 miRNA 的數量會增加。 RSV感染。在使用 RSV 感染後 7 dpi 樣本的其他研究中 ［ 31 ， 32］，鑑定出的 miRNA 的數量少於我們的研究。鑑定出的 miRNA 的差異可能是由不同的樣本條件或預測 miRNA 的生物資訊學程式引起的 ［ 33 ］。

先前使用 RSV 感染後 7 dpi 樣本的研究成功地將 vsiRNA 定位到四個 RSV RNA 基因組上 ［ 45 ］；然而，我們沒有在 3 dpi 和 7 dpi 從 RSV 感染的樣品中獲得 vsiRNA。我們僅在 RSV 感染後 15 dpi 從 RSV 中鑑定出 vsiRNA。該結果表明病毒感染時間可能是在 RSV 感染植物中產生 vsiRNAs 的重要因素。

時間程序分析證實，在三個時間點的許多表達 miRNA 的列表非常相似。例如，眾所周知的植物 miRNA，如 osa-MIR166、osa-MIR167 和 osa-MIR395 家族都參與水稻早期發育階段 ［ 18 ］。這一結果表明需要適當控制 miRNA 的穩態水平以確保正常的水稻發育 ［ 44 ］。然而，一些 miRNA 在模擬和 RSV 感染的樣本中在 15 dpi 時被強烈上調。miRNA 表達的上調可能是由外源性應激引起的，例如 RSV 感染導致 RSV 感染樣品中的高水平 RSV 複製。之前的一份報告還表明，miRNAs 家族 156、164、165 和 167，在與未感染的組織相比，

菸草花葉病毒

感染了

菸草

［ 46 ］。類似地，osa-MIR167 家族被報告為已知的 miRNA 並在植物發育中發揮作用 ［ 18 ， 46 ］，在 RSV 感染後高度上調。一些 miRNA 的壽命很短，例如在模擬水稻中 3 dpi 和 7 dpi 之間有 12 種 miRNA 沒有表達。似乎 miRNA 降解途徑可能在這個階段起作用。遺憾的是，目前還沒有關於水稻中 miRNA 降解機制的研究報告。然而，由

擬南芥中

的小 RNA 降解核酸酶 （SDN） 基因編碼的外切核糖核酸酶家族降解成熟的 miRNA ［ 47］。］。此外，還有一些水稻miRNA在後期上調。當 miRNA 被幾種刺激誘導時產生，當它們在植物發育過程中不再有用時會被降解，這是合乎邏輯的。

本研究中許多鑑定出的 miRNA 在之前的報告中也被鑑定出來，例如 osa-MIR166 家族和 osa-MIR167 家族，它們的讀取計數非常高 ［ 30 ， 31 ， 44 ］］。經常發現的 miRNA 可能是多功能的，對水稻發育很重要。我們還鑑定了在三個時間點受 RSV 感染高度調節的 miRNA。大約 12% （14/112） 的 miRNA 被上調，而大約 20% （21/112） 的 miRNA 被下調。然而，這種表達模式在 7 dpi 和 15 dpi 時發生了巨大變化。大約有 21% （24/112） 和 30% （30/112） 的 miRNA 被上調，而只有少數 miRNA 被下調。上調 miRNA 的數量在 3 dpi 和 7 dpi 時相似，但上調 miRNA 的數量從 7 dpi 增加到 15 dpi。當大量的RSV RNA積累時，許多miRNA在晚期被RSV上調。然而，下調的 miRNA 的轉錄本隨著時間的推移而顯著減少。該結果表明，許多 miRNA 在水稻中變得非常活躍，以響應 RSV 感染。之前的一份報告還表明，幾種水稻 miRNA 參與了不同的病毒感染 ［30］。在我們的研究中，我們揭示了一些 miRNA 受 RSV 特異性調控。例如，osa-MIR2118q、osa-MIR395w、osa-MIR399c、osa-MIR399g、osa-MIR5158和osa-MIR5835分別在不同時間點被RSV感染特異性上調。它們可能在 RSV 感染中發揮重要作用。此外，osa-miR396e-5p 在所有階段都被 RSV 上調。該 miRNA 是 osa-miR396 家族的成員，包含多個成員。在不久的將來，表徵與 RSV 感染相關的 osa-miR396e-5p 的作用可能很有價值。儘管鑑定了許多與 RSV 感染相關的 miRNA，但與 RSV 感染相關的特徵性 miRNA 是有限的。例如，最近的一項研究表明，從病毒感染到 OsRDR1 表達的抗病毒訊號傳導需要單子葉植物特異性 miR444。48 ］。

目標 RNA 被其目標的互補或翻譯抑制切割 ［ 43 ， 49 ］。我們發現 399 個水稻基因是選定的 49 個 miRNA 的靶標。與之前的報道相似，這些靶基因主要與訊號轉導、逆轉錄轉座子蛋白、轉錄因子、生物學功能、分化和抗病性相關［ 44 ］。基於這些結果，RSV 感染可能會抑制與水稻生長髮育相關的基因，並中斷對病毒的防禦機制，從而導致病毒病症狀 ［ 3］］。有趣的是，有 15 個抗病基因被預測為 miRNA 的靶標，例如 osa-MIR2118n、osa-MIR2118q、osa-MIR395y 和 osa-MIR399g，以及兩個新發現的 miRNA，pm4242 和 pm5124。除了 osa-MIR399g 外，這些 miRNA 在 RSV 感染後顯著上調，其中轉錄物在 15 dpi 時不表達。眾所周知，miR2118 家族的成員靶向許多植物物種中含有 NBS-LRR 的基因家族。在水稻中，有 18 個 pre-miRNA 變體對應於 16 個不同的成熟 miRNA ［ 50 ， 51 ］。miR482 和 miR2118 被歸入 miR482/2118 超家族，並針對在不同物種中具有核苷酸結合位點 （NBS） 和富含亮氨酸重複 （LRR） 基序的抗病基因中 P 環基序的編碼序列。52 ， 53 ］。之前的一份報告表明，miR482 靶向具有捲曲螺旋結構域的 mRNA，導致 mRNA 衰減和次級 siRNA 的產生，其方式取決於

本氏菸草中的

RNA 依賴性 RNA 聚合酶 6 ［ 53 ］。雖然沒有關於 osa-MIR2118 在水稻中的功能通路的報道，但一些 miRNAs 可能在 NB-LRR/LRR 介導的基因調控和病原體抗性中發揮保守作用 ［ 21 ］。此外，osa-MIR395 在環境壓力下經常上調 ［ 54 ］。MIR399 參與調節細胞反應 ［ 55在本研究中，RSV 感染後下調。可能值得研究這些 miRNA 如何在 RSV 感染後調節宿主基因表達的機制。

miRNA 對靶基因的抑制是基因沉默的必要步驟。例如，osa-MIR820c 的上調導致靶基因的下調。然而，在本研究中，只有一小部分靶基因被 miRNA 下調。在感染

稻瘟病菌的

水稻樣品中也報告了類似的結果［ 56 ］。似乎miRNA與其靶基因之間的表達可能存在時間滯後［ 57 ］。此外，很明顯，宿主 mRNA 基因表達不僅受 miRNA 的影響，而且還有幾個未知的因素調節植物中的基因表達 ［ 58］］。我們還仔細假設，被 miRNA 抑制的靶基因的表達可以透過未知的其他訊號通路恢復。

總之，我們透過時間程序研究了 RSV 感染後 miRNA 的表達。鑑定了與 RSV 感染相關的幾個關鍵 miRNA，包括總共 15 個抗病基因。我們的結果提供了與 RSV 感染有關的已知和新 miRNA 的列表。已鑑定的 miRNA 是研究 RSV 感染中 miRNA 動態譜的新見解的良好候選者，並有助於透過時間程序瞭解 miRNA 的調節作用。