黑腹果蝇miRNA-263a和miRNA-263b对昼夜活动节律的调控机理

Circadian rhythm is an important physiological phenomenon for all lives on the earth. The rhythmic disorder of biological clock can result in a variety of diseases. Therefore, the circadian rhythm is currently hot and focus area of life science studies. MicroNRA(miRNA), as post-transcription regulation molecules, play an important role in many physiological processes. In Drosophila melanogaster, we performed a genetic screens in which expression of miRNAs were limited to brain clock neurons. We found that miR-263a and miR-263b involoved in regulating circadian rhythm. On this basis, we will further explore detailedly the function of these miRNAs for circadian rhythm regulation as well as their molecular mechanism. This will supply important theoretical basis for the understanding of biological rhythms, and there is an important scientific significance for discipline development.

生物钟节律是所有生物重要的生理现象，它的失调会引起节律紊乱而导致多种疾病，因此是生命科学研究的热点。microRNA（miRNA）作为生物体内基因转录后调控的重要分子，对多种生理行为过程发挥着重要的调控作用。在黑腹果蝇中，我们利用遗传学筛选实验，控制miRNA特异在大脑钟神经元的表达，初步发现miR-263a和miR-263b参与调控昼夜活动节律。本项目将在此基础上详细研究miR-263a和miR-263b对生物钟节律的调控，以及具体调控的分子机理。该项目的实施将为生物节律的认知提供重要的理论依据， 对学科的发展也具有重要的科学意义。

MicroRNA（miRNA）是一类内源性的，长度为19-25个核苷酸单链的非编码RNA。成熟的miRNA通过碱基互补配对的方式识别靶基因3’UTR进而抑制靶基因的翻译或引起靶基因的降解。基因转录反馈环路被认为是形成核心生物钟的重要分子机制，以microRNA介导的转录后调控越来越受到重视。许多生物过程是由内源时钟维持其自身的生理过程以适应外界环境的变化。小腹侧钟神经元（sLNvs）作为重要的起搏器，调节着黑腹果蝇的生物钟节律。sLNvs神经元背侧突触存在明显的日节律变化，但其生理重要性和分子机制尚不清楚。本研究发现miR-263a和miR-263b参与果蝇的生物节律调控。重点阐述了miR-263b的相关研究。miR-263b过表达和缺失突变均导致果蝇节律百分比显著降低及sLNvs神经元背侧突触的日节律紊乱。在神经色素驱散因子PDF（pigmented dispersing factor）神经元中过表达miR-263b可以挽救miR-263b缺失突变引起的生物钟和sLNvs神经元背侧突触的节律紊乱。进一步研究发现，miR-263b通过抑制靶基因Beadex（Bx）来调控果蝇生物钟节律。Bx过表达和缺失突变均导致生物钟节律和sLNvs神经元背侧突触紊乱，与miR-263b突变体和过表达具有相同的表型。此外，Bx 3’UTR中miR-263b种子区域识别位点突变后产生类似于miR-263b突变体的表型。该研究揭示了miR-263b作为一个重要的调控因子调控昼夜节律和神经元的突触可塑性，大大的丰富了microRNA参与果蝇核心生物钟调控的分子机制。