植物自然反義轉錄本與競爭性內源RNAs的挖掘和特征研究.pdf

1、本研究圍繞植物轉錄組調控這一領域，基于高通量的測序數據，利用生物信息學手段挖掘了兩類植物內源性轉錄本:自然反義轉錄本和競爭性內源轉錄本，同時深入分析了擬南芥自然反義轉錄本并發(fā)現(xiàn)了自然反義轉錄本的一系列特征。主要內容及結果可以概括為以下幾點:
　　1，自然反義轉錄本(NATs)，作為調控RNA的一種，在植物基因組中普遍存在;其在植物抗壓過程中起著十分重要的作用。本研究構建了一個包含70種植物，大約兩百萬個NAT對的植物NAT數據庫(

2、PlantNATsDB)。PlantNATsDB還整合了簡單的NATs的生物學功能分析，比如:GO注釋和小RNA序列映射。PlantNATsDB提供了多種友好的網絡界面來更好地展示NATs，并且整合網絡圖形來展示由不同NATs形成的復雜網絡。此外，PlantNATsDB還提供了基因集的功能富集分析。PlantNATsDB是現(xiàn)有的關于植物NATs最全面的資源庫，其可以作為研究NATs調控功能的參考數據庫。PlantNATsDB可以通過ht

3、tp:∥bis.zju.edu.cn/pnatdb/訪問。
　　2，以模式植物擬南芥為對象，詳細研究了自然反義轉錄本的特征。發(fā)現(xiàn)蛋白編碼基因(PCs)和非蛋白編碼基因(NPCs)分別傾向于產生cis-NATs和trans-NATs。本研究從擬南芥的全基因組中鑒定了4，080個cis-NATs和2，491個trans-NATs。并從小RNA測序數據中挖掘到5，385個NAT-siRNAs。發(fā)現(xiàn)NAT-siRNAs通常由21個核苷酸或

4、者24個核苷酸組成;21nt長的NAT-siRNAs由Dicer-like1(DCL1)/DCL2和RDR6產生，并且在表觀遺傳學激活狀態(tài)中起重要作用;24nt長的NAT-siRNAs的生成依賴于DCL3和RDR2，常常在應激條件下產生。NAT-siRNAs顯著地來源于trans-NATs的PC/PC對和cis-NATs的NPC/NPC對。此外，NAT對基因通常具有相似的表觀遺傳學狀態(tài)。Cis-NATs傾向于被常染色質修飾標記，而tra

5、ns-NATs則傾向于被異染色質修飾標記。
　　3，競爭性內源RNAs(competing endogenous RNAs，ceRNAs)的調控是一種全新的基因表達調控模式，轉錄本通過miRNA應答元件(miRNA response elements,MREs)競爭結合相同的miRNA來調控彼此的表達水平，從而影響細胞的功能。盡管最早的ceRNA對是在擬南芥中報道的，而之后在動物中也有相關介紹，但是還沒有一個全面的植物ceRNA的

6、數據庫。本文開發(fā)了一個綜合的植物ceRNA數據庫(PceRBase)，其包括了26種植物中，67萬個潛在的target-target對和16萬個target-mimic對。此數據庫還展示了miRNAs和其靶轉錄本之間的互補結合的二級結構，ceRNA對在不同樣本中的表達水平和相關轉錄本的GO注釋等;同時用戶可以很方便地通過網絡界面來瀏覽或搜索感興趣的基因。用戶還可以通過數據庫中的工具來分析基因集的富集性和ceRNA構成的復雜網絡。此外，P