果蠅早期胚胎編碼sORF的全基因組鑒定.pdf

1、準確了解基因組上的蛋白質(zhì)編碼序列對于研究遺傳信息如何最終發(fā)揮生物學作用是非常必要的。然而，大部分研究集中在大編碼開放閱讀框（open reading frames，ORFs，長于100個氨基酸），主要是由于小編碼開放閱讀框（small ORFs，sORFs)的鑒定在技術(shù)上面臨著巨大的挑戰(zhàn)。最近的一些研究表明，編碼sORFs在生長、發(fā)育和疾病等各種不同的生命活動中發(fā)揮著重要的作用。因此，科學家開始意識到翻譯組中仍然有很大一部分未知信息有待

2、發(fā)現(xiàn)。
　　本論文中，我們第一次全面鑒定了0-4 hr果蠅早期胚胎中的編碼 sORFs。0-4hr果蠅早期胚胎經(jīng)歷了母體到合子過渡的階段，最大程度的囊括了早期發(fā)育所需要的母體和合子轉(zhuǎn)錄子。我們首先通過翻譯組即核糖體結(jié)合核糖核酸（RNA)的深度測序鑒定了所有0-4hr核糖體結(jié)合轉(zhuǎn)錄子。接著結(jié)合生物信息氨基酸保守性PhyloCSF分析，最終在0-4hr胚胎中鑒定了399個編碼sORFs，極大的增加了現(xiàn)有果蠅數(shù)據(jù)庫中具有翻譯證據(jù)支持的s

3、ORFs。這些編碼sORFs包括之前數(shù)據(jù)庫中已知但缺乏翻譯證據(jù)支持的128個 sORFs，之前認為是非編碼轉(zhuǎn)錄子中的22個 sORFs，以及新發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)錄子中的45個 sORFs。我們發(fā)現(xiàn)很多編碼sORFs的不同異構(gòu)體同時出現(xiàn)在核糖體上，表明sORFs和大ORFs—樣在體內(nèi)進行著復(fù)雜的翻譯調(diào)控。通過增強綠色熒光蛋白融合sORFs的方法，我們隨機篩選了14個編碼sORFs進行驗證，發(fā)現(xiàn)13個在體內(nèi)具有很高的編碼能力，而且它們在S2R+細胞中呈

4、現(xiàn)出不同的亞定位特征，表明它們在體內(nèi)發(fā)揮著不同的生物學作用。我們還發(fā)現(xiàn)，鑒定的編碼sORFs有201個未在晚期胚胎來源的S2細胞系中檢測到，表明很多編碼sORFs在胚胎發(fā)育過程中具有發(fā)育時期編碼特異性。最后，通過對編碼sORFs在胚胎、幼蟲、蛹到成體的基因表達形式進行分層聚類和功能富集，發(fā)現(xiàn)編碼sORFs在不同的功能區(qū)域富集，這為未知作用的編碼sORFs提供了功能預(yù)示。
　　本論文的創(chuàng)新點在于：（1)第一次全面鑒定了0-4hr果蠅

5、胚胎中的編碼sORFs，尤其是在lncRNA和新組裝RNA中鑒定出了全新的編碼sORFs，這為未來的研究提供了有意義的資源；（2)建立了鑒定編碼 sORFs的方法：以轉(zhuǎn)錄子與核糖體結(jié)合為實驗翻譯依據(jù)，其sORFs的高氨基酸保守性（PhyloCSF分析）為潛在功能依據(jù)；（3)建立了一種操作流程簡單的鏈特異性RNA-seq建庫方法，并設(shè)計了sORF在體內(nèi)的編碼功能驗證方法。
　　總體來說，本論文通過翻譯組即核糖體結(jié)合RNA深度測序與氨