家蚕非编码RNA Bm-15在Notch信号通路及发育过程中的功能研究

家蚕是重要的经济昆虫和鳞翅目模式生物，阐明其发育过程的基因表达调控机制具有重要价值。项目组在前期构建家蚕非编码RNA cDNA文库过程中，发现一个C/D box snoRNA Bm-15不仅能指导核糖体RNA的甲基化修饰，还能与一个Notch受体家族基因（简称Notch-R）的mRNA发生相互作用。为进一步研究Bm-15的功能，本课题拟在家蚕细胞系中突变、过表达或干涉Bm-15的表达，从转录、转录后及翻译水平研究Bm-15对Notch-R的调控机制。同时在个体水平对Bm-15和Notch-R进行过表达或RNA干涉处理，阐明Bm-15和Notch-R对家蚕发育的影响，揭示Bm-15参与家蚕发育调控的分子机制。该研究不仅能为Notch信号通路和家蚕发育引入新的调控因子，为Notch信号相关疾病的研究及治疗提供新的药物靶点,同时能为家蚕转基因改良及鳞翅目农业害虫防治提供可借鉴的理论依据。

本项目以家蚕中C/D box snoRNA Bm-15为研究对象，探索其与Notch受体基因（简称Notch-R）互作对家蚕发育的调控机制。体外实验发现，缺失或突变Bm-15功能域上与Notch-R互作的区段，二者的体外结合消失，表明Bm-15与Notch-R的互作与二者在序列上的完全互补配对密切相关。细胞荧光原位杂交结果显示，Bm-15在细胞核、质中均存在，表明Bm-15可能发挥着除指导rRNA甲基化修饰外其他新的功能。在细胞中干涉Bm-15后，细胞增殖率下降，出现明显凋亡现象；在细胞中过表达Notch-R后，Bm-15被诱导大量产生。为了进一步探索Bm-15的功能，我们分别在细胞中干涉和过表达Bm-15，并进行转录组测序。结果发现， Bm-15被干涉后，细胞中21个与凋亡信号通路相关的基因表达上调，而Bm-15过表达的结果正好与此相反，表明Bm-15确实发挥着抑制细胞凋亡的功能。过表达Bm-15后，Notch信号通路中与Notch受体基因竞争胞内段的Numb基因及下游Deltex和CSL家族基因表达均出现下调，而Notch配体基因Delta表达上调，Bm-15被干涉的结果正好与此相反。因此，我们预测Bm-15可能通过与Notch受体基因的序列互补特性，干扰Notch受体基因的表达，使Notch信号通路下游基因表达受抑制，从而参与到Notch信号通路中。进一步分析Bm-15可能参与的生物学过程发现，Bm-15可能通过调控MAPK、Fc epsilon RI、ErbB、Jak-STAT、Notch等信号通路参与细胞免疫反应及细胞增殖和凋亡过程。