miRNA互作对于小鼠皮肤黑色素细胞中Mitf基因的调节机制

Animal coat color pigmentation is controlled by many genes, the molecular and cellar mechanisms controlling coat color are not completely understood. Micropthalmia-associated transcription factor (Mitf) has been shown the important transcription factor in pigmentation, which is also regulated by miRNAs and not only one miRNA regulating Mitf gene. miRNA interaction will also affect the expression of Mitf, then affect the expression of downstream coat color gene to exercise their function. Therefore, to clarify the miRNA interaction is the key to reveal the regulation of miRNA to coat color gene. In the study, we investigate the functions of miRNA interaction for expression of Mitf in the melanocyte of mouse skin by transfection miRNA mimic and inhibitor into melanocyte. The project is expected to reveal the miRNA interaction regulation of Mitf gene. It has the great significance for elucidate the molecular and cellular mechanisms controlling coat color, and for further research it could provide a scientific basis for research, breeding, transformation of animal coat color.

动物毛色的形成受到多个基因控制，毛色形成的分子机理尚不清楚。Mitf已被证明是调节毛色基因的重要转录因子，其又受到miRNA的调节，而且调节Mitf基因的miRNA并非一个，miRNA之间会存在互作影响Mitf的表达，进而影响下游毛色基因的表达行使其功能，因此，阐明miRNA互作关系是揭示miRNA调节毛色基因的关键。本项目以小鼠为研究对象，采用脂质体转染miRNA模拟物和阻遏物入黑色素细胞的方法，研究miRNA互作对于Mitf mRNA和蛋白表达量的变化，分析miRNA互作对于Mitf基因的调节机制，项目预期将揭示miRNA互作在转录后水平调节毛色基因Mitf的机制。项目的研究成果对于阐明动物毛色形成的机理具有重要意义，可以为进一步研究、选育、改造动物毛色提供科学依据。

毛发颜色是动物的显著遗传性状之一，动物毛色的形成是受到多基因控制的。microRNA （miRNA）作为一种转录后调控小RNA分子，在生命发育及疾病的调控中发挥着重要的作用，在毛发颜色的形成过程中也起着非常重要的作用。有限的miRNA 被认为是通过协同作用调控大部分基因的。本项目主要对单个miRNA对色素形成关键基因的调控进行了验证，进一步又对不同家族，相同结合位点的miRNA进行共转，发现两个miRNA共同作用时不仅受到结合位点的影响，还有miRNA成熟体两侧碱基与靶基因的碱基的影响。在众多miRNA共同作用同一基因的结合位点时，miRNA结合位点越多，两侧碱基与靶基因匹配越多的miRNA会先结合到靶基因上，发挥作用；通过测序技术分析了小鼠皮肤组织不同发育阶段的表达情况，并且利用荧光定量的方法验证了差异表达的circRNA。研究发现，在小鼠胚胎期黑色皮肤和白色皮肤的中，有11个circRNA下调和32个上调。在出生后，有21个circRNA下调和17个上调，并构建了circRNA - miRNA - mRNA网络，预测了circRNA靶点。在circRNA-miRNA -mRNA网络中，靶基因mRNA主要富集于色素沉着、蛋白自磷酸化和蛋白复合物通路中。因此circRNA-miRNA -mRNA通路可能揭示色素沉着的新机制，miRNA本身作为转录后调控，还会受到circRNA的调节，此研究为进一步阐明毛色基因调控提供理论依据。