Deep Sequencing Identifies Tissue-Specific MicroRNAs and Their Target Genes Involving in the Biosynthesis of Tanshinones in Salvia miltiorrhiza
- 作者
- Xiangbin Xu, Qinghua Jiang, Xiuyan Ma, Qicai Ying, Bo Shen, Yongsheng Qian, Hongmiao Song, Huizhong Wang
- 单位
- College of Life and Environmental Sciences, Hangzhou Normal University, Hangzhou, China
- 杂志
- PLoS ONE（2014）
- DOI
- 10.1371/journal.pone.0111679
- 所属领域
- 代谢工程
- 关键词
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解决的核心问题
鉴定丹参不同组织中的microRNA及其靶基因，揭示它们在丹参酮生物合成中的调控作用。
研究策略
采用高通量测序（sRNA-seq）和降解组测序（degradome-seq）鉴定miRNA及其靶标，结合RT-qPCR验证和生物信息学分析。
核心内容
该研究利用高通量小RNA测序和降解组测序技术，系统鉴定了药用植物丹参不同组织中的microRNA及其靶基因，旨在揭示miRNA对丹参酮生物合成的调控机制。通过生物信息学分析和RT-qPCR验证，共鉴定到452个已知miRNA和40个新miRNA，其中62、95、19和71个miRNA分别特异表达于根、茎、叶和花中。降解组分析发现25个miRNA可切割69个靶标转录本，关键的是，osa-miR5072_L-4_1ss13GA被证实能够切割乙酰辅酶A C-乙酰转移酶的mRNA，该酶参与甲羟戊酸途径进而影响丹参酮合成。RT-qPCR验证了8个miRNA的表达模式与测序结果一致。该研究首次在丹参中建立了组织特异性miRNA表达图谱，并揭示miR5072通过靶向乙酰辅酶A C-乙酰转移酶参与丹参酮生物合成的层级调控，为后续通过miRNA工程改造丹参酮产量提供了分子靶点和理论依据。
创新点
首次在丹参中系统鉴定组织特异性miRNA；发现miR5072通过切割乙酰辅酶A C-乙酰转移酶mRNA参与丹参酮生物合成调控。
研究对象（2）
| 底盘细胞 | 代谢通路 | 基因 | 蛋白 | 功能 | 说明 |
|---|---|---|---|---|---|
| Salvia miltiorrhiza | microRNA介导的基因调控 | osa-miR5072_L-4_1ss13GA | — | 调控 | 通过切割靶mRNA负调控基因表达，靶向乙酰辅酶A C-乙酰转移酶 |
| Salvia miltiorrhiza | 甲羟戊酸（MVA）途径 | acetyl-CoA C-acetyltransferase | 乙酰辅酶A C-乙酰转移酶 | 催化 | 催化两分子乙酰辅酶A缩合为乙酰乙酰辅酶A，是MVA途径的初始步骤，受miR5072调控 |
关键发现
- 共鉴定到452个已知miRNA（对应589个pre-miRNA）和40个新miRNA（对应24个pre-miRNA）
- 其中62、95、19和71个miRNA分别仅在根、茎、叶、花中表达
- 降解组分析共鉴定到69个靶标被25个miRNA切割
- 乙酰辅酶A C-乙酰转移酶被osa-miR5072_L-4_1ss13GA切割，该酶参与MVA途径和丹参酮生物合成
- RT-qPCR验证了8个miRNA的表达与测序结果一致。
研究结论
本研究首次在丹参中鉴定了大量miRNA并揭示了其组织特异性表达模式，通过降解组分析发现miR5072靶向乙酰辅酶A C-乙酰转移酶，从而参与丹参酮生物合成，为理解miRNA介导的丹参酮调控机制和代谢工程改造提供了基础。