生物通报道  近日来自中国科技大学、华中科技大学和台湾国立清华大学的研究人员联合发表了题为“Escherichia coli noncoding RNAs can affect gene expression and physiology of Caenorhabditis elegans”的论文，证实了大肠杆菌非编码RNA可以影响秀丽隐杆线虫的基因表达和生理学。相关成果发布在9月25日的《自然通讯》（Nature Communications）杂志上。

论文的通讯作者是来自中国科技大学生命科学学院的单革（Ge Shan）教授。其研究方向主要包括基因表达调控、非编码RNA的功能及作用机理、模式动物中神经系统的发育与分化。

了解动物与它们环境因素之间的相互影响是生物学研究的一个中心主题。食物是一种重要的环境因子，可以影响动物的基因表达和生理。例如在雄性大鼠中高脂饮食可影响它们雌性后代的β细胞功能。大肠杆菌作为秀丽隐杆线虫的一种食物，其差异影响着秀丽隐杆线虫的基因表达和寿命。在大多数情况下，研究人员对于确切环境触发因素的特性以及这些背后的分子机制仍知之甚少。

线虫和其他一些生物体对于环境RNA干扰(RNAi)敏感。环境RNAi原理上是指一个物种在它的环境中对双链RNA(dsRNA)的生理反应。对于线虫，将动物浸泡在一种dsRNA溶液中国或喂给重组大肠杆菌表达的dsRNA可以获得RNAi。

在例如氧化应激和低温等压力条件下，细菌中的一些小调控RNAs被诱导，可激活或抑制多个基因表达保护细菌免遭恶劣环境损害。鉴于人工设计的dsRNAs可以进入线虫通过feeding RNAi机制抑制线虫基因表达，研究人员推测细菌中的这些非编码RNAs (ncRNAs)有可能干扰了细菌觅食者如线虫的生理，充当了固有保护因子。

在这篇文章中，研究人员证实两种大肠杆菌内源性非编码RNAs——OxyS和DsrA通过调控基因表达影响了线虫的生理学功能。OxyS通过抑制化学感觉基因che-2的表达导致线虫化学感觉行为受损，DsrA通过抑制二酰基甘油脂肪酶基因F42G9.6导致了线虫寿命缩短。这两种ncRNAs均是在压力条件下表达于大肠杆菌之中，有可能防止了线虫过度摄食大肠杆菌。

此外，研究人员还检测了线虫RNA干扰信号通路中一些有可能参与OxyS 和DsrA效应的基因。研究人员还证实其他的细菌例如枯草杆菌（Bacillus subtilis）也利用它的非编码RNAs来干扰线虫的基因表达。

通过鉴别两种内源性大肠杆菌ncRNAs OxyS 和DsrA，并证实它们通过调控基因表达对线虫的生理效应，研究人员描述了RNA介导的细菌/细菌摄食者相互影响的一种潜在新模式。内源性dsRNA为基础的feeding RNAi一直用在细菌和植物中作为对抗线虫和昆虫的一种生物技术。新研究还为我们提供了种间基因调控以及大肠杆菌中内源ncRNAs启动对线虫的生理学调节的范例。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

Escherichia coli noncoding RNAs can affect gene expression and physiology of Caenorhabditis elegans

Food and other environmental factors affect gene expression and behaviour of animals. Differences in bacterial food affect the behaviour and longevity of Caenorhabditis elegans. However, no research has been carried out to investigate whether bacteria could utilize endogenous RNAs to affect C. elegans physiology. Here we show that two Escherichia coli endogenous noncoding RNAs, OxyS and DsrA, impact on the physiology of C. elegans. OxyS downregulates che-2, leading to impairment in C. elegans chemosensory behaviour and DsrA suppresses diacylglycerol lipase gene F42G9.6, leading to a decrease in longevity. We also examine some genes in the C. elegans RNA interference pathway for their possible involvement in the effects of OxyS and DsrA. Other bacteria, such as Bacillus mycoides, may also utilize its noncoding RNAs to interfere with gene expression in C. elegans. Our results demonstrate that E. coli noncoding RNAs can regulate gene expression and physiological conditions of C. elegans and indicate that noncoding RNAs might have interspecies ecological roles.

作者简介：

单  革

教授，博士生导师,中科院“****”候选人（2010）。1995年毕业于兰州大学生物学系理学学士学位。1998年毕业于中国科学院上海细胞生物学研究所，获发育生物学硕士学位。2005年获美国佐治亚州立大学生物学系神经生物学博士学位。2005年至2008年，在美国Emory University从事博士后研究。2008年在美国耶鲁大学从事博士后研究，师从RNA酶的共同发现人、1989年诺贝尔化学奖获得者Sidney Altman博士。研究内容主要包括基因表达调控、非编码RNA的功能及作用机理、模式动物中神经系统的发育与分化。
 
主要研究兴趣：
1）环境对动物基因表达的调控（通过非编码RNA）
2）非编码RNA（如自然发生的反义RNA在动物细胞中的调控与功能）
3）转录及转录后调控在模式动物（线虫及小鼠）神经发育中的功能

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