《BMC Genomics》：Molecular mechanisms of bamboo-derived miRNA-mediated gene regulation and dietary adaptation in giant pandas
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编辑荐读：为破解“素食肉食动物”如何靠低营养竹子活下来的世纪难题，Yan等系统追踪竹源miRNA跨王国进入熊猫血浆外泌体，锁定67条保守分子并证实其可直接抑制HDAC9，揭示饮食小RNA或可远程遥控宿主代谢、免疫与繁殖基因，为营养表观基因组学和濒危物种精准饲养打开新窗口。
“靠吃肉的家伙改吃竹子还能活？”——这一直是进化生物学里最撩人的谜题。大熊猫（Ailuropoda melanoleuca）保留着典型食肉动物的短肠与锐利犬齿，却99%的食物是营养贫瘠、纤维爆棚的竹子。过往多组学研究发现，它们靠肠道菌群“加班”、代谢通路“重写”和季节性暴食竹笋才勉强维持能量平衡，但这些解释仍难回答一个问题：竹子里的生物活性分子能否直接“对话”宿主基因，从而把饮食信息翻译成生理指令？如果存在这种跨物种“暗语”，它或许正是大熊猫能在低能量菜单里活得悠哉的隐藏技能。
为验证这一假设，Yan等把目光投向植物特有的基因“微调器”——microRNA（miRNA）。miRNA是一类长约22 nt的非编码RNA，可在转录后水平抑制靶基因表达。早在2012年就有学者提出“植物miRNA跨王国调控”概念，却在重复实验中饱受争议：植物miRNA能否逃过胃酸、核酸酶，最终完好出现在哺乳动物循环系统？野生或濒危物种有没有这种机制？此前无人给出答案。
研究团队在成都大熊猫繁育研究基地招募6只健康成年大熊猫（3♂3♀，平均12岁），连续投喂四川苦竹竹笋30 d，采集血浆与竹笋配对样本；随后分离出血浆外泌体，借助小RNA测序、竹笋de novo转录组组装和生物信息学过滤，首次在熊猫血液中“打捞”到67条与竹笋完全匹配且排除宿主来源的竹源miRNA。功能预测显示，这些“外来客”可靶向11 544个大熊猫基因，显著富集于MAPK、PI3K-Akt、NF-κB等105条信号通路，并与代谢、免疫、神经发育及繁殖相关。更激动人心的是，多个核心竹源miRNA（如miR166a、miR159）共同瞄准表观遗传关键分子——组蛋白去乙酰化酶9（HDAC9）。双荧光素酶报告实验证实，这两条植物miRNA可直接结合HDAC9的3′-UTR并抑制其表达，而突变种子区序列后抑制效应消失，首次在濒危野生动物中提供了“植物miRNA-宿主mRNA”直接互作的实验证据。论文发表于《BMC Genomics》，为“饮食小RNA跨王国调控”提供了迄今最扎实的功能验证，也提示圈养大熊猫春季加喂竹笋或许不仅补能量，更在“远程遥控”自身基因表达。
关键技术速览：
血浆外泌体分离与NTA/TEM形态鉴定
竹笋de novo转录组组装（Trinity）
小RNA建库与Illumina NovaSeq 6000双端测序
植物miRNA鉴定与跨物种比对（miRBase+Bowtie零错配）
熊猫基因组靶基因预测（TargetScan+miRanda交集）
qRT-PCR（polyA加尾与茎环双法）验证竹源miRNA丰度
双荧光素酶报告系统验证miRNA-HDAC9靶向关系
研究结果
血浆外泌体特征：平均直径126.6 nm，浓度7×10 particles mL，典型杯状双层膜囊泡，证实样本质量满足下游RNA分析。
竹笋小RNA表达谱：获得43 006条unigene，鉴定343条已知+40条新miRNA，miR159、miR162、miR166占总量80.89%，预测靶基因富集于植物MAPK、激素信号与病原互作通路。
熊猫血浆外泌体竹源miRNA：过滤后保留67条，分属17个家族，miR166、miR1919、miR396、miR168、miR482丰度最高；其中miR166家族在所有6只熊猫中100%检出。
靶基因与功能富集：11 544个预测靶基因显著富集106个GO条目与105条KEGG通路，包括“Pathways in cancer”“PI3K-Akt signaling”“Endocytosis”等；PPI网络筛选出PRKACB、RAC2、ADCY6、MAPK9/10等10个核心蛋白，涉及炎症、能量代谢与生殖功能。
实验验证：qRT-PCR（polyA与茎环法）在独立血浆样本中重复检出26条高丰度竹源miRNA；双荧光素酶报告实验显示，miR166a与miR159 mimic可显著下调含野生型HDAC9 3′-UTR的报告基因活性（P<0.001），而种子区突变体失去响应，证明靶向特异性。
结论与讨论
该研究首次用多组学+功能实验证实：
竹源miRNA可经饮食进入大熊猫血液，并以外泌体形式稳定存在；
这些外源小RNA通过经典种子区配对机制抑制宿主HDAC9等关键基因，可能参与调控代谢、免疫与繁殖；
结果不仅解释了大熊猫为何对竹笋有季节性偏好，也为“跨王国RNA调控”提供迄今最完整的野生动物证据链。
鉴于HDAC9在动脉粥样硬化、糖尿病并发症、肿瘤等多种人类慢病中具有重要作用，未来或可利用植物外泌体miRNA开发“食疗式”表观遗传干预策略；对濒危物种管理而言，精准补给富含特定miRNA的竹笋，有望成为提升圈养大熊猫繁殖率与免疫力的低成本、高效率新途径。
