臺灣國際科展

初探渦蟲RNAi的作用機制與限制

科展類別
臺灣國際科展作品
屆次
2021年
科別
動物學
學校名稱
臺北市立第一女子高級中學
指導老師
陳怡旴;朱家瑩
作者
蔡長頤
關鍵字
渦蟲、RNAi、tgs-1

摘要或動機

核糖核酸干擾 (RNA interference, RNAi) 被廣泛應用在以渦蟲為模式生物的相關研究,其中一種進行RNAi方法是利用餵食渦蟲雙股RNA (dsRNA) 的方式達到 RNAi 的目的,但所餵食的dsRNA只在渦蟲腸道中存在餵食後的4天內。dsRNA究竟如何從渦蟲腸道進入組織中以及RNAi於渦蟲的詳細作用機轉尚不明確。 tgs-1的表現限定於渦蟲成體幹細胞 (pluripotent stem cells, PSCs) 中的前驅幹細胞— cNeoblasts中,可利用 RT-qPCR (Reverse Transcription-Quantitative Polymerase Chain Reaction) 來定量檢測渦蟲tgs-1基因的表現差異。tgs-1基因的產物是一種膜蛋白,為cNeoblasts的標記 (marker) 之一,因此選擇其作為探討RNAi基因緘默 (gene silencing) 效率的目標基因,未來可以應用於渦蟲幹細胞與再生相關研究。 本研究利用RT-qPCR檢測tgs-1的表現量,探討餵食dsRNA在東亞渦蟲Dugesia japonica的RNAi作用機制與效率。實驗發現,六次的dsRNA餵食比餵食2次或4次有更好的效率、餵食不同長度的dsRNA對RNAi 效率沒有顯著影響。tgs-1的基因緘默作用也會影響其他基因的表現,包括少量增加Ago2的表現量,明顯提升gata的表現量,然而piwi-1表現量明顯降低。除此之外,透過胺基酸序列比對發現渦蟲與線蟲SID-1同源基因具有相當高的相似度。 由實驗結果結論多次dsRNA餵食可提高基因緘默的效率和dsRNA 的 3' 序列在RNAi中的關鍵角色。tgs-1 RNAi也影響Ago2、gata 和piwi-1的表現,這些基因與RNAi的機制和dsRNA的攝入量有關。未來將進一步探討dsRNA是如何通過渦蟲腸道、是否透過SID-1蛋白攜帶進入體腔中、dsRNA在渦蟲體內的切割與作用位置和胞吞作用在RNAi所扮演的角色等問題,相關實驗仍在進行中。 本研究結果將有助於了解餵食渦蟲dsRNA經由渦蟲腸道進入體內細胞引起RNAi現象的機制,除了能比較扁形動物RNAi系統與其他物種,例如哺乳類細胞、果蠅、以及線蟲RNAi的作用差異之外,更能有效應用於於探討基因參與渦蟲再生與體軸形成的發育的研究上。


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