犬類microRNA的計算機鑒定及分析.pdf

1、微小RNA(microRNA)是近年來在動植物以及病毒中被廣泛研究的一類長度為18-25nt的非編碼小分子RNA。許多研究表明，這些microRNA(miRNA)作為一種真核生物體內(nèi)的重要的調(diào)節(jié)因子，在生物體內(nèi)發(fā)揮著重要的調(diào)節(jié)作用，幾乎涉及到了所有的細胞水平方面的功能。由于目前在各個物種中所鑒定的microRNA的數(shù)量遠遠不及理論上的飽和值，所以對microRNA的分離鑒定依然是microRNA研究的一個熱點?？茖W(xué)家在2001年便完成了

2、對狗基因組的測序，而且通過全基因組比較分析，發(fā)現(xiàn)人與犬類基因組具有相似的核苷酸差異水平，為研究人類相關(guān)疾病提供了一個很好的平臺，同時犬類物種間具有很大的表型多樣性。最為重要的是，目前在miRNA數(shù)據(jù)庫(miRBase)中只報道了6個miRNA基因。以上這些都為在犬類基因組中鑒定miRNA提供了理論平臺和現(xiàn)實意義。 由于miRNA具有時空表達特異性，以及mRNA的降解產(chǎn)物和其它非編碼RNA的干擾，所以采用實驗RNA組學(xué)的方法具有一

3、定的局限性。因而我們這里采用計算機RNA組學(xué)的方法利用成熟miRNA的序列保守性以及前體結(jié)構(gòu)具有發(fā)夾二級結(jié)構(gòu)的性質(zhì)在犬類基因組中鑒定出357個miRNA分子，現(xiàn)將研究結(jié)果小結(jié)如下： 1．所鑒定的357個miRNA序列分布在犬類的33條染色體，其中在基因組中屬于單拷貝的序列是281個，屬于多拷貝的序列是35個；分布在基因間隔區(qū)的序列是222個；分布在內(nèi)含子中的序列是125個，其中與基因鏈互補的序列有75個，與基因鏈反向的有50個；

4、分布在外顯子上的序列是6個；分布在非翻譯區(qū)(UTR)上的序列是3個。所有前體序列長度從65到120個核苷酸長度，平均長度在80個核苷酸左右。 2．通過mfold分析所有預(yù)測的序列的所在基因組位點是否能夠形成符合miRNA標準的二級結(jié)構(gòu)。折疊結(jié)果表明：絕大多數(shù)序列能夠形成典型的發(fā)夾結(jié)構(gòu)。狗基因組中與人同源的miRNA由于在人類中已經(jīng)通過實驗證實可以穩(wěn)定表達。同時通過EST數(shù)據(jù)庫搜索發(fā)現(xiàn)8個新的miRNA可以穩(wěn)定表達。而且我們對其中

5、5個新的miRNA分子進行RT-PCR分析，兩個microRNA分子得到預(yù)期條帶，說明可以穩(wěn)定表達。 3．通過分析發(fā)現(xiàn)狗基因組中這300個與人miRNA具有同源的序列形成149個家族，其中miR-154、miR-17和let-7家族分別含有15、13和10個成員。大多數(shù)家族中只含有一個成員。這與植物miRNA形成家族的形式完全相反。動物家族間的成員在序列上呈現(xiàn)出三種形式：成員問呈現(xiàn)多拷貝形式，或者是成員間序列上是相似的，又或者是

6、他們具有同源性。 4．利用啟動子分析軟件對所有的miRNA進行了分析，最后鑒定出了142個miRNA形成了53個簇，由上游的啟動子控制表達，其中28個簇由多個同源的miRNA基因組成，18個miRNA簇形成8個不同的同源簇。進一步的分析表明有些簇是通過重復(fù)的形式產(chǎn)生多拷貝。 5．研究結(jié)果表明8號染色體上存在一個與人具有高度同源的印跡區(qū)域，在這個區(qū)域發(fā)現(xiàn)一個最大的由41個miRNA組成的miRNA基因簇，另外兩個簇則位于該

7、簇的上游，分別是由5個miRNA組成的基因簇以及C/D snoRNA基因簇。進一步分析表明這最大的microRNA基因簇由三個基因家族組成，這三個家族分別是由不同的microRNA通過串聯(lián)重復(fù)而產(chǎn)生的。 6．研究發(fā)現(xiàn)，15個miRNA位于基因組的重復(fù)區(qū)域。其中7個位于LINE元件中，其它大多數(shù)位于SINE中。它們有些完全位于重復(fù)元件內(nèi)，有些則與元件部分重疊。而且還有2個miRNA位于rRNA基因的內(nèi)含子中。 7．通過分

8、析發(fā)現(xiàn)大多數(shù)miRNA在動物的進化過程中都是保守的。研究發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)miRNA是通過局部串聯(lián)重復(fù)以及非局部重復(fù)形式而進化的。串聯(lián)重復(fù)在鄰近區(qū)產(chǎn)生多個拷貝，而非局部重復(fù)發(fā)生在不同染色體之間，從而產(chǎn)生基因或者基因簇的遷移。 8．對所鑒定的miRNA靶序列的預(yù)測分析表明，大多數(shù)miRNA所調(diào)節(jié)的靶序列參與了幾乎生物體所有的細胞過程，比如生長發(fā)育、代謝、調(diào)控因子的調(diào)節(jié)以及信號轉(zhuǎn)導(dǎo)作用等等。其中參與的最多的功能可能是調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄因子的表達。同