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在真核生物中,序列特異性基因沉默途徑,通常稱為核糖核酸干擾(RNAi),主要由雙鏈核糖核酸(dsRNA)介導(dǎo)。通過將堿基配對(duì)的核糖核酸加工成小RNA,在轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)節(jié)目的基因表達(dá)。盡管RNA介導(dǎo)的新生轉(zhuǎn)錄本去穩(wěn)定化和異染色質(zhì)重塑過程會(huì)抑制基因轉(zhuǎn)錄,但轉(zhuǎn)錄后基因沉默主要通過介導(dǎo)目標(biāo)RNA降解或翻譯來抑制/下調(diào)相關(guān)基因表達(dá)。近期已有研究報(bào)道了包括蜜蜂在內(nèi)的多種無脊椎動(dòng)物中由雙鏈核糖核酸攝取引發(fā)的系統(tǒng)性核糖核酸干擾,證明環(huán)境中核糖核酸攝取影響了目的基因表達(dá)。然而,機(jī)體為何會(huì)從環(huán)境中攝取核糖核酸這一基本問題仍未得到解決。
蜜蜂是研究表觀遺傳學(xué)的重要模式生物,它所具有的一個(gè)顯著特征是對(duì)環(huán)境介導(dǎo)的表型可塑性。雌蜂幼蟲可以發(fā)育成工蜂或蜂王,兩種完全不同的形態(tài)、生理、繁殖能力、壽命和行為的級(jí)型。完全用蜂王漿喂養(yǎng)的幼蟲將發(fā)育成蜂王,而用工蜂王漿喂養(yǎng)的幼蟲則將發(fā)育成工蜂。蜜蜂遺傳背景相同,但個(gè)體表型發(fā)育的可塑性完全是由蜜蜂的飲食決定的,同樣的遺傳背景會(huì)因營養(yǎng)水平差異導(dǎo)致蜜蜂中兩種完全不同的表型,此問題背后的分子機(jī)制也是困擾人們多年的難題。
英國劍橋大學(xué)獸醫(yī)學(xué)院Eyal Maori等研究發(fā)現(xiàn),蜜蜂工蜂從外源環(huán)境中獲得并消化過的dsRNA會(huì)在體內(nèi)血淋巴中循環(huán),并能分泌到蜂王漿和工蜂王漿中。這些具有生物活性的dsRNA,可以向幼蟲傳遞,并能在數(shù)代蜜蜂中發(fā)生遺傳繼承,發(fā)揮相應(yīng)的生物活性,引發(fā)持久的沉默效應(yīng)。利用高通量測序手段,他們也系統(tǒng)繪制了蜂王漿、工蜂漿中內(nèi)源和外源性RNA的表達(dá)譜。此研究也首次表明,蜜蜂中存在一種可傳播RNA的新途徑,該途徑在蜂群成員之間的社會(huì)免疫和信號(hào)傳導(dǎo)中發(fā)揮了重要作用。