刺参腐皮综合症发生相关circRNA的发掘及其调控miRNA表达研究

Skin ulcer syndrome (SUS) is disastrous disease in the culture industry of Apostichopus japonicas. Our team is devoting ourselves to explore the immune response mechanisms of sea cucumber. We had verified the participation of miRNAs in response to SUS and studied their regulatory pathways and target genes. The discovery of circRNA provided the new orientation to explore the upstream regulation of miRNA. Here, our project will rely on one of the functions of circRNA, miRNA sponges. Firstly, we will identify the circRNAs of sea cucumber using high-throughput sequencing technology and bioinformatic methods, and illuminate the circular feature；Within the different circRNAs targeting the candidate miRNAs related to SUS (previous research), we will identify the SUS-related circRNAs and constructed circRNA-miRNA-mRNA interaction network; The expression of miRNA and mRNA and the changes of immune indicators will be assayed under Vibrio splendidus challenge after circRNA silencing to prove the regulatory ways of circRNAs in immune response. The results will expand the immunoregulation network of sea cucumber, and provide the theoretical basis for early control of SUS.

腐皮综合症的频发严重困扰刺参养殖业的发展，申请人课题组一直致力于其发生过程中刺参免疫应答机制研究，证实miRNA参与腐皮综合症发生过程中的免疫调控，并对其调控途径开展了大量研究，而非编码RNA——circRNA的发现，为miRNA的上游调控提供了新的研究方向。本项目拟从circRNA作为miRNA海绵体的生物功能入手，利用高通量测序技术和生物信息学手段鉴定刺参中的circRNA，查明刺参circRNA的环化特征；以参与腐皮综合症发生的关键miRNA为靶标，从差异表达结果中筛选关键circRNA，构建circRNA-miRNA-mRNA网络互作模型；利用RNA干扰技术检测灿烂弧菌感染下，miRNA和mRNA的表达变化及对刺参体腔细胞免疫指标的影响，证实circRNA在刺参免疫应答过程中的调控途径。研究结果将进一步拓展免疫应答过程中的调控网络，以期为刺参腐皮综合症的早期防治提供理论基础。

腐皮综合症是刺参养殖产业的主要病害威胁，申请人课题组一直致力于其发生过程中刺参免疫应答机制研究，证实miRNA参与腐皮综合症发生过程中的免疫调控，而非编码RNA——环状RNA的发现，为miRNA的上游调控提供了新的研究方向。本项目以健康刺参和自然发病刺参的体腔细胞为样品，构建环状RNA高通量测序文库，共鉴定出3,952个环状RNA，分为外显子-外显子型，外显子-内含子型，内含子型和基因间区型，分析了环状RNA在基因组中的结构特点，以及可能的成环机制。通过两组的差异表达分析，共筛选到261个差异表达环状RNA，它们可能参与刺参腐皮综合症的免疫应答过程。差异表达环状RNA与miRNA之间的靶向关系预测结果，显示一个环状RNA上有多个miRNA的结合位点，并可能含有多个同一miRNA的结合位点，同一miRNA也可被多个环状RNA共同调控，结合已有的与腐皮综合症相关的差异表达miRNA，证明此类miRNA更易受到环状RNA调控。最后，我们选取均含有miR-200结合位点的差异表达环状RNA——circRNA75和circRNA72为研究对象，结果证实它们可通过分子海绵的功能吸附miR-200，介导下游靶基因Tollip的表达变化，从而直接引起体腔细胞凋亡率的改变，发现了circRNA75和circRNA72的免疫功能和可能的调控机制。这些研究结果首次证实了刺参中环状RNA的存在，并构建了环状RNA的一般研究体系，为海洋无脊椎动物非编码RNA的研究提供了新的方向。