蜜蜂性别调控又有新机制？-技术圈

蜜蜂作为典型的群居性昆虫具有严格的劳动、繁殖分工，是研究幼虫发育和等级分化的主要模式生物。等级分化是形成蜜蜂社会性的主要原因，其主要特征是基因相同的雌蜂幼虫凭借不同的饮食可发育成工蜂或蜂王（蜂后）。等级分化的机制并不完全清楚，然而有研究表明工蜂和蜂王的不同营养状况改变了DNA甲基化模式，从而调节等级分化。但是，目前仍不清楚可逆的RNA m6A修饰是否调节等级分化。

2017年，张辰宇教授、陈熹教授等Plos Genetics撰文Plant microrna in larval food regulate honeybee caste development，并于2020年在Nature撰文回顾Extracellular microRNA mediates co-evolution between species，虫媒植物依赖昆虫授粉，其miRNA控制花的大小、形态和颜色，产生能吸引蜜蜂的花粉。花粉里的植物miRNA通过抑制蜜蜂幼蜂的卵巢和整体的生长发育，使之成为工蜂。而蜂王浆中不含有植物miRNA，因此吃到蜂王浆的幼蜂则发育为蜂王。

近日中山大学骆观正教授课题组与北京大学贾桂芳教授课题组，中国农业科学院吴黎明教授课题组、薛晓锋教授课题组合作，在Cell Reports杂志发表了题为RNA m6A Modification Functions in Larval Development and Caste Differentiation in Honeybee (Apis mellifera)的研究论文。

本研究为了探讨m6A修饰在蜜蜂中的功能，通过质谱检测和m6A-seq测序描述了蜂王和工蜂幼虫在三个龄期的m6A甲基化组，发现m6A甲基化水平能被差异喂食改变。多个甲基化组的比较分析显示，幼虫发育过程中m6A修饰明显增加，并且揭示了基因表达与m6A甲基化之间呈负相关。值得注意的是，我们发现工蜂幼虫比蜂王幼虫包含更多的高甲基化m6A峰，并且许多与等级分化相关的转录本都被差异甲基化。此外，当使用脱氮腺苷（DAA）对工蜂幼虫的m6A甲基化进行化学抑制，工蜂命运幼虫表现出蜂王特有的特征。该研究首次表明m6A甲基化在蜜蜂幼虫发育和等级分化中的重要作用，也为将来进一步深入理解昆虫等级分化的机理开辟了新的方向。

2015年，周琪研究员、杨运桂研究员和王秀杰研究员等在Cell Stem Cell发表题为m6A RNA Methylation Is Regulated by MicroRNAs and Promotes Reprogramming to Pluripotency的封面文章，其中提到microRNAs（miRNAs）可通过一种序列配对机制，调节m6A的修饰。操纵miRNA表达或序列，可通过调节METTL3甲基转移酶与mRNAs（含有miRNA靶位点）的结合，而改变m6A修饰。

这三个工作是否可以串起来？阐释miRNA调控m6A进而影响蜜蜂的性别决定？

m6A影响雄性生殖腺发育也早有报道。2017年，周琪研究员、李伟研究员、杨运桂研究员在Cell Research发表Mettl3-mediated m6A regulates spermatogonial differentiation and meiosis initiation揭示了 Mettl3 条件性敲除小鼠的雄性不育和睾丸变小，小鼠睾丸精原细胞分化异常，减数分裂起始受阻。结合单碱基分辨率的 m6A-miCLIP 测序发现， Mettl3 介导的 m6A 修饰调控精子发生相关基因的可变剪接，从而导致精子发生过程异常。

本课题Cell Report文章由骆观正教授实验室博士生李言、北京大学的肖雨博士、中国农业科学院的王妙博士为论文共同第一作者，骆观正教授、贾桂芳教授、吴黎明教授和薛晓锋教授为共同通讯作者。本研究受到国家自然科学基金、中山大学百人计划等项目的资助。

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https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211124720315692
https://www.nature.com/articles/d42473-020-00228-3
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?cmd=Retrieve&db=PubMed&dopt=Abstract&list_uids=28859085
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/25683224/
https://www.nature.com/articles/cr2017100

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