miR-199a and its putative targets in Arctic charr development

Abstract

Í Þingvallavatni má finna fjögur ólík afbrigði af Bleikju (Salvelinus alpinus) sem hægt er að skipta í tvær formgerðir. Sílableikja og murta stunda fæðunám í efri hluta vatnsbol en kuðungableikja og dvergbleikja stunda fæðunám á djúpbotni. Þessar bleikjur hafa aðlagast að umhverfi sínu með sérstöku tilliti til fæðuinntöku, bæði sílableikja og murta eru jafnmynntar en kuðungableikja og dvergbleikja hafa styttri neðri kjálka heldur en efri kjálka. Þennan mun milli formgerða má rekja til fósturþroskunar þar sem breytileiki í genatjáningu og stjórngenum spilar stóran þátt. MicroRNA (miRNA) eru mjög stutt RNA sem þýðast ekki yfir í prótein og eru mikilvægir stjórnþættir á mRNA. Þessi miRNA eru ~22-24 núkleótíð að lengd og geta basaparast við markset 3‘UTR á mRNA umriti og bælt niður þýðingu á umritinu með því að brjóta það niður. miRNA taka þátt í mikilli stýringu í þroskun og eru mjög varðveitt í þróun. Eitt slíkt miRNA, miR-199a er áhugavert vegna þess að það er tjáð í mörgum andlitsþáttum á meðan fósturþroskun Bleikjunnar stendur sem endurspeglast í mun milli forma þeirra. Tölvugreining var notuð til þess að bera kennsl á möguleg mRNA með bindiset fyrir miR-199a og in situ þáttapörun notuð til þess að rannsaka tjáningamynstur þessara mRNA. Þrjú af þeim fjórum genum sem könnuð, ets2, lum og bmp4 voru tjáð í myndandi kjálkum og tálknboga og tjáningamynstrið virðist líkjast því sem miR-199a sýnir. Timp2 var tjáð í húðkenndum kúpu- og andlitsþáttum. Tjáningamynstur timp2 var talsvert ólíkara en það sem miR-199a sýndi og því líklega ekki markgen fyrir þetta miRNA.

The four morphs of the Arctic charr (Salvelinus alpinus) found in Þingvallavatn are divided into two limnetic i.e feeding in a water column and two benthic i.e feeding on benthic prey. The two limnetic morphs (Piscivorous and Planktivorous) have evenly protruding jaws, whereas the two benthic (Large benthivorous and Small benthivorous) have shorter lower jaws. The distinct craniofacial elements are built during embryonic development and the differences in craniofacial morphology are reflected in the variation of gene and regulatory elements expression. MicroRNAs (miRNA) are small, non-coding RNAs involved in post-transcriptional regulation of mRNA. Only ~22-24 nucleotides, miRNAs imperfectly base-pair with complementary sequences of the 3'UTR of their target mRNA and have the ability to repress their translation. miRNAs are major regulators of development and are highly conserved in evolution. One such miRNA, miR-199a is of interest because it is expressed in several craniofacial elements during the development of Arctic charr. Using computational approaches against a list of selected genes involved in craniofacial development, we found bmp4, timp2, lum and ets2 to be putative targets of miR-199a. Using whole-mount in situ hybridization we observed the craniofacial expression of these targets. Three of the four genes tested, namely ets2, lum and bmp4 were expressed in the developing jaws and pharyngeal arches and their expression patterns appear to be similar to the ones observed for miR-199. Timp2 was expressed in the dermal craniofacial elements. Its expression pattern was very different from the one exhibited by miR-199, thus making it an unlikely target for this miRNA.