《The Journal of Steroid Biochemistry and Molecular Biology》：A Larval ceRNA Network Centered on the lnc1778–miR-381-y–
HSD17B8 Axis Regulates Sex Steroid Hormone Metabolism in
Eriocheir sinensis
編輯推薦：
中華絨螯蟹早期幼蟲轉錄組分析揭示ceRNA調控性激素代謝的關鍵機制，鑒定lnc1778-miR-381-y-HSD17B8軸通過激素轉化影響性腺分化，為水產性別控制提供新靶點。
馮 Zhao|史雅軒|孔新源|張凱|張聰|尹少武|寧先輝
江蘇省海洋科學與工程學院，江蘇省水生動物養殖與綠色高效水產養殖技術工程研究中心，南京師范大學江蘇省海洋-陸地環境變化與生態建設重點實驗室，中國江蘇省南京市210023
摘要
中華絨螯蟹（Eriocheir sinensis）表現出顯著的性別二態性，這一特征具有重要的經濟影響。然而，其性別決定的分子機制在很大程度上仍然未知。早期幼體發育階段伴隨著深刻的生理變化，被認為是決定性別的關鍵時期。本研究對三個早期幼體階段（海水淡化前后的蛻皮期（megalopa）和第一幼蟹階段）進行了全轉錄組測序，并將數據與先前發表的成體生殖腺轉錄組進行了整合。這使我們能夠構建一個在整個發育過程中活躍的與性類固醇激素相關的ceRNA網絡。在該網絡中，我們識別出一個由lnc1778、miR-381-y和雌二醇17-β-脫氫酶8（HSD17B8）組成的核心調控軸。通過雙熒光素酶報告基因實驗和表達相關性分析驗證了它們之間的ceRNA相互作用。在幼體各階段和成體組織中的表達譜分析顯示，成體組織中存在動態的、具有性別差異的模式。HSD17B8和lnc1778在兩種性別中均呈正相關表達，而HSD17B8/lnc1778與miR-381-y之間的負相關僅在雌性中觀察到。此外，體外功能實驗表明，HSD17B8利用NAD+作為輔酶，催化雌二醇-17β（E2）轉化為雌酮（E1）以及睪酮（T）轉化為雄烯二酮（A4）。我們的發現揭示了一種新的lncRNA介導的ceRNA調控機制，該機制在早期發育過程中調節性類固醇激素的代謝，并在E. sinensis的生殖腺分化中起關鍵作用。這項研究為蟹類生殖腺發育提供了基礎性的見解，并為性別控制的水產養殖提供了潛在的分子靶點。
引言
中華絨螯蟹（Eriocheir sinensis）是中國最重要的經濟甲殼類動物之一，因其高營養價值和經濟效益而備受重視[1]。值得注意的是，E. sinensis表現出顯著的性別二態性，導致雄性和雌性蟹的市場價值存在顯著差異[2]、[3]、[4]。然而，在實際的水產養殖中，諸如性別比例難以控制以及個體發育不同步等問題長期以來限制了苗種質量和繁殖效率的提高[5]。其中一個主要原因是對控制該物種性別決定和分化的分子機制了解有限。盡管其確切的性染色體系統尚未得到確認，但根據高密度連鎖圖譜分析推斷出它屬于ZW型性別決定系統[6]。先前的研究表明，包括與SRY相關的HMG box（Sox）[7]、Transformer-2（Tra-2）[8]、Feminization-1（Fem-1）[9]在內的關鍵性別相關基因在胚胎晚期和早期幼體發育期間開始表現出差異表達[10]、[11]。此外，對性別分化至關重要的Double-sex和mab-3相關轉錄因子（Dmrt）家族的成員在幼蟹第一階段（J1）就已經富集[12]、[13]，表明性別分化在早期幼體發育期間就開始了。
E. sinensis的性別發育和調控涉及遺傳、激素和組織水平的復雜相互作用[14]。性類固醇激素，如睪酮和雌二醇，作為關鍵信號分子，整合上游遺傳信號以指導生殖腺原基分化為睪丸或卵巢[15]。對蟹類生殖腺的轉錄組分析鑒定出多種類固醇生成酶及相關基因，包括Vitllogenin（VG）、Vitellogenin受體（VGR）、雌激素硫酸轉移酶（EST）和雌二醇17-β-脫氫酶8（HSD17B8）[16]、[17]。外源激素處理進一步支持了這些基因的功能重要性。例如，17α-甲基睪酮促進幼蟹的睪丸發育和精子發生，而17β-雌二醇則抑制這些過程[18]。盡管有這些發現，但在早期幼體發育期間類固醇激素相關基因的分子調控機制仍知之甚少。
新興證據表明，非編碼RNA（ncRNAs）在性別決定和生殖腺發育中起著關鍵作用。例如，miRNAs已在E. sinensis中參與這些過程[19]，突顯了一個之前被忽視的調控層。長鏈非編碼RNA（lncRNAs）是另一類典型的真核ncRNAs，通常長度超過200個核苷酸且不具備蛋白質編碼能力[20]，也與性別發育有關。在泥蟹（Scylla paramamosain）中，lncRNAs通過抑制目標基因表達來調節性別分化[21]、[22]。此外，在卵形鯛魚（Trachinotus ovatus）中，一種特定的lncRNA（lnc-TGFβR）作為競爭性內源性RNA（ceRNA）與oni-let-7d-1-p3結合，從而上調R-spondin-1（RSPO1）的表達，影響睪丸發育[23]。ceRNA機制，即lncRNAs結合并調節miRNAs以解除對目標mRNAs的抑制[24]，在包括人類[25]、豬[26]和羊[27]在內的脊椎動物中已有充分研究，尤其是在類固醇激素調控的背景下。然而，目前尚不清楚ceRNA網絡是否以及如何參與E. sinensis中的類固醇激素信號傳導和生殖腺發育。
在這項研究中，我們對E. sinensis的早期幼體階段進行了全面的全轉錄組分析，以識別與類固醇激素途徑相關的差異表達基因（DEGs）、lncRNAs（DElncs）和miRNAs（DEmiRs）。通過整合表達譜分析和目標預測，我們構建了一個DElnc-DEmiR-DEG ceRNA網絡，并對關鍵調控元件lnc1778–miR-381-y–HSD17B8進行了功能表征，這些元件影響性類固醇激素。我們的工作首次提供了證據，證明ceRNA介導的調控機制在E. sinensis的早期發育和生殖腺分化過程中起作用。這些發現不僅推進了該物種生殖腺發育的理論框架，還為未來旨在實現水產養殖性別控制的育種策略提供了潛在的分子靶點。
樣本收集和倫理聲明
中華絨螯蟹的早期發育階段幼體來自江蘇省如東養殖基地。收集了三個關鍵發育階段的樣本：海水淡化前的蛻皮期（Me1）、淡化后的蛻皮期（Me2）和第一幼蟹階段（J1）。從Me1到Me2的轉變涉及滲透調節適應，而從Me2到J1的轉變則代表了一次變態，這兩個階段都是生理和形態變化的關鍵時期
早期幼體階段差異表達基因的鑒定
為了分析早期發育過程中的轉錄變化，我們對三個關鍵階段的幼體進行了RNA-seq分析：海水淡化前的蛻皮期（Me1）、淡化后的蛻皮期（Me2）和第一幼蟹階段（J1）。所有樣本的對齊率均令人滿意，總映射讀數范圍為73.41%至86.33%（表S2）。這些階段之間的成對比較顯示了轉錄組的動態重編程。我們共鑒定出20,060個基因
討論
在這項研究中，我們分析了E. sinensis三個關鍵早期幼體階段的動態轉錄組特征，包括淡化前（Me1）和淡化后（Me2）的蛻皮期以及第一幼蟹階段（J1），這些階段伴隨著深刻的生理變化。這些階段的特點是從適應高滲環境轉變為低滲環境[35]，并經歷了第一次變態，涉及基本的形態變化
結論
本研究對E. sinensis不同發育階段的幼體進行了高通量轉錄組分析。我們的結果表明，類固醇激素途徑在早期幼體對環境挑戰的適應和生殖腺分化中起著關鍵作用，并受到ceRNA網絡的調控。具體而言，HSD17B8、miR-381-y和lnc1778被確定為性類固醇激素的關鍵調控因子。從機制上看，lnc1778作為ceRNA發揮作用，緩解
資助
本研究得到了江蘇省重點研發計劃（BE2022375）、江蘇省現代農業科技規劃專項基金（BE2023301）和中國江蘇省自然科學基金（BK20221323）的資助。
CRediT作者貢獻聲明
寧先輝：撰寫 – 審稿與編輯、方法學、資金獲取。孔新源：資源提供。張凱：資源提供。張聰：資源提供。尹少武：監督、資金獲取。馮 Zhao：撰寫 – 原稿撰寫、方法學、研究、數據管理。史雅軒：資源提供、方法學。
競爭利益聲明
作者聲明沒有已知的競爭性財務利益或個人關系可能影響本文所述的工作。
