Dynamic evolution and biogenesis of small RNAs during sex reversal.
Dynamic evolution and biogenesis of small RNAs during sex reversal.
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性逆转过程中小RNA的动态进化和生物发生
DOI：
10.1038/srep09999
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发表时间：
2015-05-06
影响因子：
4.6
通讯作者：
Zhou R
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Liu J;Luo M;Sheng Y;Hong Q;Cheng H;Zhou R
在过去的十年里，理解小RNA(SRNA)基因的起源、进化和功能一直是一个巨大的挑战。脊椎动物性逆转的分子机制，特别是参与这一过程的sRNA，在很大程度上是未知的。通过对小RNA转录本的深度测序并结合基因组分析，我们发现了大量的piRNAs和miRNAs，其中包括1000多个新的miRNAs，它们通过卵子从卵巢到睾丸的性腺逆转过程中差异表达。在逆转过程中，miRNAs的生物发生和表达发生了动态变化。值得注意的是，系统发育分析揭示了脊椎动物miRNAs的动态扩展和真核生物中保守的miR-17-92簇的进化轨迹。我们发现，脊椎动物中的miR-17-92簇是由无脊椎动物Tetranychus urticaemiR-92的祖先miR-92和大约580Mya的切尔克里埃拉的纤毛虫多次重复产生的。此外，我们确认性调节者Dmrt1是该簇中miR-19a和-19b成员的直接靶标。这些数据提示了性逆转过程中小RNA的动态生物发生和表达，揭示了从无脊椎动物到脊椎动物的miRNAs的多次扩张和进化轨迹，这意味着小RNA与性逆转有关，并为研究性逆转的进化和分子机制提供了新的见解。
Understanding origin, evolution and functions of small RNA (sRNA) genes has been a great challenge in the past decade. Molecular mechanisms underlying sexual reversal in vertebrates, particularly sRNAs involved in this process, are largely unknown. By deep-sequencing of small RNA transcriptomes in combination with genomic analysis, we identified a large amount of piRNAs and miRNAs including over 1,000 novel miRNAs, which were differentially expressed during gonad reversal from ovary to testis via ovotesis. Biogenesis and expressions of miRNAs were dynamically changed during the reversal. Notably, phylogenetic analysis revealed dynamic expansions of miRNAs in vertebrates and an evolutionary trajectory of conserved miR-17-92 cluster in theEukarya. We showed that the miR-17-92 cluster in vertebrates was generated through multiple duplications from ancestor miR-92 in invertebratesTetranychus urticaeandDaphnia pulexfrom theChelicerataaround 580 Mya. Moreover, we identified the sexual regulatorDmrt1as a direct target of the members miR-19a and -19b in the cluster. These data suggested dynamic biogenesis and expressions of small RNAs during sex reversal and revealed multiple expansions and evolutionary trajectory of miRNAs from invertebrates to vertebrates, which implicate small RNAs in sexual reversal and provide new insight into evolutionary and molecular mechanisms underlying sexual reversal.
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