每日科研進(jìn)展 l 2022.08.02 l 綜述:RNAi 在蜱蟲中的研究進(jìn)展

在過去的二十年里,蜱蟲中的 RNA 干擾 (RNAi) 與組學(xué)技術(shù)相結(jié)合,極大地促進(jìn)了蜱蟲基因和分子功能的發(fā)現(xiàn)。雖然 RNAi 的機(jī)制最初是在植物、真菌和線蟲中闡明的,但 Aljamali 等人 2002 年首次在蜱中證明 RNAi 基因沉默效應(yīng)。隨后,RNAi 的應(yīng)用導(dǎo)致發(fā)現(xiàn)了影響蜱功能和蜱-宿主病原體相互作用的基因。RNAi 將繼續(xù)導(dǎo)致一系列蜱基因和分子的發(fā)現(xiàn),這些基因和分子適用于開發(fā)用于控制蜱和預(yù)防病原體傳播的疫苗和/或藥理學(xué)方法。
Aljamali 等人對(duì)蜱中 dsRNA 介導(dǎo)的 RNAi 的經(jīng)典概念驗(yàn)證研究,是使用美洲鈍緣蜱雌性蜱進(jìn)行的。在這項(xiàng)研究中,通過 RNAi 靶向組胺結(jié)合蛋白 (HBP) 的 dsRNA 在體外與提取的蜱唾液腺一起孵育或注射到雌性蜱中。這種特定 dsRNA 的孵育和注射導(dǎo)致 HBP mRNA 水平降低,影響蜱的進(jìn)食,很可能是由于進(jìn)食部位的組胺濃度較高。隨后為蜱中的 RNAi 開發(fā)的這些和其他方法證實(shí)了以前使用其他物種的報(bào)告,提供了研究蜱基因功能的方法,并導(dǎo)致了其他節(jié)肢動(dòng)物體外寄生蟲研究應(yīng)用的發(fā)展(圖1)。蜱中的 RNAi 由內(nèi)源性存在或外源性引入的 dsRNA 誘導(dǎo),這些 dsRNA 被 ATP 依賴性 RNase III 樣酶 Dicer 切割以產(chǎn)生 siRNA(21-25 bp)。然后 siRNA 募集并激活 RISC,導(dǎo)致 siRNA-蛋白質(zhì)復(fù)合物中的 siRNA 展開。siRNA 的每條鏈與互補(bǔ)序列結(jié)合,激活的 RISC 與目標(biāo) RNA 結(jié)合,將其切割并導(dǎo)致 mRNA 降解。對(duì)于蜱中的 RNAi,dsRNA 可以在體內(nèi)注射到活蜱中,也可以與蜱組織(例如唾液腺)或培養(yǎng)的蜱細(xì)胞一起孵育。隨后可以通過分析基因 mRNA 表達(dá)和對(duì)靶基因蛋白質(zhì)功能的影響來評(píng)估 RNAi 的效果。此外,可以評(píng)估 RNAi 對(duì)分子途徑、蜱喂養(yǎng)、繁殖和生育能力、病原體感染和蜱-宿主-病原體相互作用的影響。通過這種方法,可以識(shí)別、研究候選保護(hù)性抗原,并將其用于發(fā)現(xiàn)用于疫苗開發(fā)或其他蜱干預(yù)的新抗原。

截至目前,通過pubMed 共有256篇公開發(fā)表的關(guān)于蜱蟲的RNAi研究,這些研究主要聚焦于蜱的基因功能研究,此外,對(duì)自然發(fā)生的 RNAi 機(jī)制和 RNAi 方法的研究占出版物總數(shù)的 7%(各 17 篇)。其他研究領(lǐng)域包括用于控制蜱蟲感染和蜱傳病原體的疫苗(14 篇出版物,5%)、其他節(jié)肢動(dòng)物的 RNAi(5, 2%)和抗病毒治療(2, 1%)(圖 2)。?

RNAi 方法是從最初的 dsRNA 與蜱唾液腺的體外孵育以及注射 dsRNA 的活雌性蜱的體內(nèi)研究演變而來的。蜱蟲 RNAi 的各種方法隨后按時(shí)間順序包括(a)培養(yǎng)的蜱細(xì)胞中的 RNAi ,(b)經(jīng)卵巢 RNAi,(c)硬蜱的體外喂養(yǎng)試驗(yàn),( d) 蜱卵和若蟲中的 dsRNA 電穿孔 ,(e) 細(xì)胞質(zhì) RNA 病毒作為有效遞送治療性小 RNA 的載體,(f) 用于優(yōu)化 RNAi 的雙熒光素酶報(bào)告系統(tǒng),(g ) 通過電穿孔將 dsRNA 非侵入性遞送到脫蠟的蜱蟲卵中,(h) 蜱浸入 dsRNA,(i) 脂質(zhì)體介導(dǎo)的 dsRNA 遞送,(j) 遞送基因標(biāo)記的沙雷氏菌用于 RNAi 的 AS1 ,(k) 使用蜱器官培養(yǎng)物進(jìn)行功能性 RNAi 分析,和 (l) 用于蜱細(xì)胞中 RNAi 的陽離子糖聚電解質(zhì)。此外,RNAi 還被用于識(shí)別和表征候選保護(hù)性抗原,以控制蜱蟲感染和蜱傳病原體??傊?,RNAi 是節(jié)肢動(dòng)物中最優(yōu)的基因表達(dá)操作工具。
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https://doi.org/10.3390/pathogens11080827