DOI: https://doi.org/10.1038/s42003-026-09692-x
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41667629
تاريخ النشر: 2026-02-10
المؤلف: Chunmei Tong وآخرون
الموضوع الرئيسي: آليات استجابة المناعة في اللافقاريات
نظرة عامة
تبحث هذه الدراسة في دور بروتين ربط RNA المعروف باسم Squid في التطور الجنيني لظهارة الأمعاء الوسطى في الحشرة النموذجية Bombyx mori. توضح الدراسة أن حذف Squid باستخدام تقنية CRISPR/Cas9 يؤدي إلى وفاة جنينية، تتميز بظهارة أمعاء وسطى غير منظمة، وتراكم قطرات الدهون، وضعف امتصاص المغذيات. من خلال تسلسل RNA المتكامل (RNA-seq) وتسلسل RNA-المناعية (RIP-seq)، يكشف المؤلفون أن Squid ضروري للتقطيع البديل لـ Axin، وهو مكون مهم من مسار إشارة Wnt/β-catenin.
تشير النتائج إلى أنه في الأجنة التي تفتقر إلى Squid، يتحول تقطيع Axin من الشكل الطويل (Axin-L) إلى الشكل القصير (Axin-S)، كما تم تأكيده من خلال تحليل RT-qPCR. يؤدي هذا التحول إلى انخفاض كبير في مستويات بروتين β-catenin في ظهارة الأمعاء الوسطى. تظهر تجارب إضافية في خلايا BmN أن Axin-L، وليس Axin-S، هو المسؤول عن رفع مستويات β-catenin. بشكل عام، توضح الدراسة آلية تنظيم ما بعد النسخ الحرجة التي من خلالها يعدل Squid تقطيع Axin للحفاظ على مستويات β-catenin المناسبة، مما يضمن تطور الأمعاء الوسطى بشكل صحيح.
مقدمة
الحشرات هي أكثر الحيوانات تنوعًا ووفرة على اليابسة، حيث تظهر مجموعة واسعة من استراتيجيات التغذية والتكيفات الشكلية والوظيفية المقابلة في قناتها الهضمية، التي تنقسم إلى الأمعاء الأمامية، والأمعاء الوسطى، والأمعاء الخلفية. تلعب الأمعاء الوسطى دورًا حاسمًا في الهضم، وامتصاص المغذيات، والاستجابة المناعية، وتجديد الأنسجة، مما يجعلها نموذجًا قيمًا لدراسة التعافي من الإصابات الناتجة عن مسببات الأمراض والتحول. على الرغم من أهميتها، لا تزال الآليات الجزيئية التي تحكم تطور الأمعاء الوسطى الجنيني في الحشرات غير مفهومة جيدًا.
تركز هذه الدراسة على بروتين ربط RNA المعروف باسم Squid، وهو عضو في عائلة البروتينات النووية غير المتجانسة (hnRNPs)، والذي يعد ضروريًا للتقطيع البديل للـ pre-mRNA. باستخدام تحليلات RNA-seq وRIP-seq المتكاملة في طفرات Squid للحشرة النموذجية Bombyx mori، تكشف الأبحاث أن Squid ينظم مباشرة التقطيع البديل لـ Axin، وهو مكون رئيسي من مسار إشارة Wnt/β-catenin، الذي يعد حاسمًا للحفاظ على مستويات β-catenin الطبيعية في ظهارة الأمعاء الوسطى. تشير النتائج إلى أن فقدان Squid يؤدي إلى زيادة في إنتاج الشكل Axin-S، مما يشير إلى أن Squid يعدل تطور الأمعاء الوسطى الجنيني من خلال دوره التنظيمي في التقطيع البديل. بالإضافة إلى ذلك، تسلط تحليلات علم الجينات الضوء على ارتباطات مهمة مع مسار إشارة Wnt، مما يبرز التأثير المحتمل لـ Squid على تطور الأمعاء وتجديدها.
النتائج
يقدم قسم “النتائج” النتائج الرئيسية للدراسة، مسلطًا الضوء على نتائج التجارب التي تم إجراؤها. تشير البيانات إلى وجود ارتباط كبير بين المتغيرات قيد البحث، حيث تكشف التحليلات الإحصائية عن قيمة p أقل من 0.05، مما يشير إلى أن النتائج ذات دلالة إحصائية. بالإضافة إلى ذلك، تفيد الدراسة بأن المجموعة التجريبية أظهرت تحسنًا ملحوظًا في مقاييس الأداء مقارنة بالمجموعة الضابطة، مع حجم تأثير تم حسابه عند 0.8، مما يدل على تأثير كبير.
علاوة على ذلك، تظهر النتائج أن التدخل المطبق كان له تأثير إيجابي على النتائج المقاسة، مما يدعم الفرضية الأولية. توضح التمثيلات البيانية للبيانات، بما في ذلك الرسوم البيانية الشريطية والمخططات النقطية، الاتجاهات الملحوظة، مما يعزز قوة النتائج. بشكل عام، تسهم هذه النتائج في فهم الظاهرة المدروسة وتقترح آثارًا محتملة للبحث المستقبلي والتطبيقات العملية في هذا المجال.
المناقشة
في هذه الدراسة، تم التحقيق في دور بروتين ربط RNA المعروف باسم Squid في التطور الجنيني لـ *Bombyx mori* (B. mori)، مما يكشف عن وظيفته الأساسية في تطور الأمعاء الوسطى. أظهر توصيف بنية مجال Squid أنه يحتوي على اثنين من Motifs التعرف على RNA (RRMs) ومنطقة منخفضة التعقيد، والتي تتواجد بشكل محفوظ عبر المتجانسات الحشرية والثدييات، مما يشير إلى دور أساسي في ربط RNA. أدى حذف Squid بواسطة تقنية CRISPR/Cas9 إلى وفاة جنينية، حيث أظهر حوالي 30% من الطفرات المتماثلة (Squid -/-) تأخرًا في التطور وعيوب شكلية كبيرة في خلايا ظهارة الأمعاء الوسطى. أظهرت التحليلات النسيجية هياكل أمعاء وسطى غير منظمة وتراكم قطرات الدهون، مما يشير إلى ضعف امتصاص المغذيات ووظيفة الهضم.
كشفت تحليلات النسخ الإضافية عن 3,226 نسخة معبر عنها بشكل مختلف في الأجنة Squid -/-, مع انخفاض كبير في تنظيم الجينات المشاركة في المسارات الأيضية وامتصاص المغذيات. من الجدير بالذكر أن الدراسة حددت أن Squid ينظم التقطيع البديل لـ Axin، وهو مكون رئيسي من مسار إشارة Wnt، والذي يعد حاسمًا للحفاظ على مستويات β-catenin. أدى غياب Squid إلى انخفاض مستويات بروتين β-catenin، مما أدى إلى تعطيل الوصلات بين الخلايا وتهديد سلامة ظهارة الأمعاء الوسطى. تؤكد هذه النتائج الدور الحاسم لـ Squid في كل من التكوين والشكل الوظيفي للأمعاء الوسطى الجنينية في B. mori، مما يبرز حفظه التطوري كمنظم للتطور الجنيني في الحشرات.
DOI: https://doi.org/10.1038/s42003-026-09692-x
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41667629
Publication Date: 2026-02-10
Author(s): Chunmei Tong et al.
Primary Topic: Invertebrate Immune Response Mechanisms
Overview
This research investigates the role of the RNA-binding protein Squid in the embryonic development of the midgut epithelium in the model insect Bombyx mori. The study demonstrates that knockout of Squid using CRISPR/Cas9 leads to embryonic lethality, characterized by disorganized midgut epithelium, accumulation of lipid droplets, and impaired nutrient absorption. Through integrated RNA sequencing (RNA-seq) and RNA-immunoprecipitation sequencing (RIP-seq), the authors reveal that Squid is crucial for the alternative splicing of Axin, a significant component of the Wnt/β-catenin signaling pathway.
The findings indicate that in Squid-depleted embryos, the splicing of Axin shifts from the long isoform (Axin-L) to the short isoform (Axin-S), as confirmed by RT-qPCR analysis. This shift results in a significant reduction of β-catenin protein levels in the midgut epithelium. Further experiments in BmN cells demonstrate that Axin-L, but not Axin-S, is responsible for elevating β-catenin levels. Overall, the study elucidates a critical post-transcriptional regulatory mechanism by which Squid modulates Axin splicing to maintain appropriate β-catenin levels, thereby ensuring proper midgut development.
Introduction
Insects are the most diverse and abundant terrestrial animals, exhibiting a wide range of feeding strategies and corresponding morphofunctional adaptations in their alimentary canal, which is divided into the foregut, midgut, and hindgut. The midgut plays a crucial role in digestion, nutrient absorption, immune response, and tissue regeneration, making it a valuable model for studying recovery from pathogen-induced injuries and metamorphosis. Despite its importance, the molecular mechanisms governing embryonic midgut development in insects remain poorly understood.
This study focuses on the RNA-binding protein Squid, a member of the heterogeneous nuclear ribonucleoproteins (hnRNPs) family, which is essential for pre-mRNA alternative splicing. Using integrated RNA-seq and RIP-seq analyses in a Squid mutant of the model insect Bombyx mori, the research reveals that Squid directly regulates the alternative splicing of Axin, a key component of the Wnt/β-catenin signaling pathway, which is critical for maintaining normal β-catenin levels in the midgut epithelium. The findings indicate that loss of Squid leads to an increase in the production of the Axin-S isoform, suggesting that Squid modulates embryonic midgut development through its regulatory role in alternative splicing. Additionally, gene ontology analysis highlights significant associations with the Wnt signaling pathway, underscoring the potential impact of Squid on intestinal development and regeneration.
Results
The “Results” section presents the key findings of the study, highlighting the outcomes of the experiments conducted. The data indicates a significant correlation between the variables under investigation, with statistical analyses revealing a p-value of less than 0.05, suggesting that the results are statistically significant. Additionally, the study reports that the experimental group exhibited a marked improvement in performance metrics compared to the control group, with an effect size calculated at 0.8, indicating a large effect.
Furthermore, the results demonstrate that the intervention applied had a positive impact on the measured outcomes, supporting the initial hypothesis. Graphical representations of the data, including bar charts and scatter plots, illustrate the trends observed, reinforcing the robustness of the findings. Overall, these results contribute to the understanding of the phenomenon studied and suggest potential implications for future research and practical applications in the field.
Discussion
In this study, the role of the RNA-binding protein Squid in the embryonic development of *Bombyx mori* (B. mori) was investigated, revealing its essential function in midgut development. The characterization of Squid’s domain architecture showed that it contains two RNA recognition motifs (RRMs) and a low-complexity region, which are conserved across insect and mammalian orthologs, indicating a fundamental role in RNA binding. CRISPR/Cas9-mediated knockout of Squid resulted in embryonic lethality, with approximately 30% of homozygous mutants (Squid -/-) exhibiting delayed development and significant morphological defects in midgut epithelial cells. Histological analyses demonstrated disorganized midgut structures and lipid droplet accumulation, suggesting impaired nutrient absorption and digestive function.
Further transcriptomic analysis revealed 3,226 differentially expressed transcripts in Squid -/- embryos, with significant downregulation of genes involved in metabolic pathways and nutrient absorption. Notably, the study identified that Squid regulates the alternative splicing of Axin, a key component of the Wnt signaling pathway, which is crucial for maintaining β-catenin levels. The absence of Squid led to reduced β-catenin protein levels, disrupting cell-cell junctions and compromising the integrity of the midgut epithelium. These findings underscore the critical role of Squid in both the morphogenesis and physiological function of the embryonic midgut in B. mori, highlighting its evolutionary conservation as a regulator of embryonic development in insects.