植物miRNA的进化

鉴于miRNA在植物基因表达调控中的重要作用, 人们已经开展对植物miRNA的预测、鉴定、功能和进化等方面的研究。随着许多模式植物基因组测序的完成, miRNA的基因组学和进化信息的整合为miRNA的起源和进化研究提供了越来越多的证据和假说, 然而尚未见关于植物miRNA进化方面的系统报道。文章从miRNA的起源以及相应的几种假说、miRNA的产生和消亡、miRNA的功能进化等几方面来分析和综述植物miRNA进化的研究进展。     

微孢子虫系统进化研究的变迁与展望

微孢子虫(Microsporidia)是一类专性细胞内寄生的单细胞真核生物,在科研、医疗、农业、商业等领域具有重要影响。由于其不具有某些典型的真核生物细胞结构,如线粒体、过氧化物酶体、高尔基体、鞭毛,曾将其归属于古真核生物谱系,认为其进化历程先于这些细胞器的起源,该假说也得到了一些生物化学和分子生物学研究证据的支持。然而,在最近十年里,通过更深入的研究,尤其是基于分子序列的系统进化分析,表明微孢子虫和真菌具有一定亲缘关系,并认为其结构的简约性恰好体现了微孢子虫营寄生生活的高度退化现象。目前对微孢子虫的系统进化仍存在各种不同意见,对其进化研究历史进行探讨有着重要意义。本文将按照时间顺序回顾微孢子虫进化分类研究过程中的各种研究成果,并讨论为什么微孢子虫独特的细胞和基因组特性会导致众多的学者在其进化分类问题上争执这么久。     

微孢子虫归类于真菌的评论

微孢子虫是一类专营寄生生活、无线粒体的单细胞真核生物,在分类学上一直归类于原生生物界,原生动物亚界。但最近对微孢子虫分子进化和系统发育的研究认为微孢子虫与真菌具有很近的亲缘关系,美国生物技术信息中心(NCBI)2002年将微孢子虫归类于真菌。本文予以综述和评论。     

microRNA分子表达与调控研究的最新进展

microRNA(miRNA)是一类分子长度为19~24nt的微小RNA,通常在转录后水平调控靶基因的降解或抑制翻译。miRNA分子在进化上高度保守,已经发现越来越多的miRNA分子参与真核生物的生长发育、生理活性、细胞增殖、组织分化、细胞凋亡、复杂疾病调控等功能。通过介绍miRNA的起源、合成、修饰、细胞表达特点,以及对真核细胞调控等的最新进展与研究方法,阐述miRNA在基因表达调节中的重要地位及应用前景。     

八种纤毛虫减数分裂基因的分子进化研究

减数分裂是真核生物适应性进化的重要机制,以8种纤毛虫作为实验对象,通过生物信息学方法对其14个减数分裂基因进行了鉴定及分子进化研究。结果表明:(1)不同的纤毛虫种类存在一些特异性的减数分裂基因的丢失与复制现象;(2)减数分裂相关基因在纤毛虫中很保守;(3)纤毛虫减数分裂重要的同源重组过程是在真核生物中不常见的Ⅱ型。本研究表明,纤毛虫减数分裂可能代表了真核生物较原始的减数分裂方式,在进化的过程中很保守,为研究真核生物减数分裂起源与进化提供了重要线索。     

杨树MIR169基因家族分子进化分析

MicroRNA(miRNA)是真核生物中普遍存在的一类参与基因表达调控的小分子RNA。ptc-MIR169基因家族有33个成员, 是杨树中规模最大的miRNA基因家族。研究MIR169基因家族的进化对揭示杨树miRNA基因的进化机制具有重要的意义。文章对毛果杨MIR169基因家族的分子系统发育、基因倍增模式、表达分化和靶基因进行了分析。结果表明, 染色体大片段重复和串联重复在毛果杨MIR169基因家族扩张中均具有重要作用; MIR169基因家族在表达方式上已经出现了较大的分化; MIR169基因家族可能在杨树中已经形成了复杂的调控网络, 对杨树的生长发育和适应性等具有重要的调控作用。文章为杨树及杨柳科相关植物中miRNA基因家族的分子进化研究提供了参考。     

真核生物起源研究进展

作为重大进化谜题,真核生物起源的研究对于解码真核基因组、阐释真核细胞内部结构之间的关系有重要启示作用。在1977年美国微生物学家Carl Woese发现古细菌并提出三域生命之树之后,大量研究显示古细菌与真核生物在进化上存在着密切联系。21世纪以来,系统发育分析方法不断改进,泉古菌门(Crenarchaeota)、广古菌门(Euryarchaeota)之外与真核生物更加相似的新古细菌门类也相继被发现,这些证据更加支持将真核生物与古细菌合并为一域,形成二域生命之树。目前,通过宏基因组技术发现的Asgard古细菌是与真核生物进化距离最近的原核生物。然而,真核生物祖先的身份以及线粒体起源的时间等核心问题仍是学术界争论的焦点。本文结合近年来国内外研究成果,从生命之树的形态变化与真核生物演变的具体机制两个角度梳理了目前对真核生物起源的认知过程、现有水平和研究前景,以期为揭示真核生物起源进程的后续研究提供参考与指引。     

脊椎动物中微小RNA进化模式研究

微小RNA（microRNA,miRNA）是一类长度约为22个核苷酸的内源性非编码RNA．它们在植物、多细胞动物和病毒的基因组中广泛存在并起着重要的调控作用．到目前为止,人们对于这类重要调控因子的进化特性还知之甚少．大多数的miRNA被认为在进化上是高度保守的,但近期随着大量相对不保守的miRNA被相继发现并报道,人们发现在进化过程中不断有新的miRNA产生．在本文中通过研究一个微小RNA超家族,分析了miRNA在脊椎动物中的进化特性．发现新产生的miRNA在其出现后的一段时期内会经历一个近似中性进化的过程,在序列上快速演变,随后逐渐固定下来,并在进化上趋于保守．同时观察到miRNA有系特异性（1ineage—specific）的大规模复制现象,以及miRNA在串连复制后,同源的miRNA前体可能会选择其发卡环不同臂上的序列作为成熟体,从而大大增加了miRNA新功能产生的可能性．这些观察表明,miRNA这一类重要的调控因子在进化过程中是十分活跃的。     

植物中的水平基因转移

水平基因转移是不通过生殖而进行的遗传物质交流, 在原核生物和单细胞真核生物的进化中起着重要作用。然而, 水平基因转移在多细胞真核生物之间的发生频率以及对多细胞真核生物进化的影响尚不明确。近期的一些研究显示, 水平基因转移在高等植物之间以及高等植物和其它生物之间普遍存在。该文将对高等植物中已发现的一些水平基因转移现象进行综述, 并尝试解析植物之间水平基因转移可能的机制及其重要意义。     

miR-106-363基因簇在脊椎动物中的进化分析

microRNA(miRNA)是一类在真核生物体内广泛表达的非编码小分子RNA,在生物体生长、发育以及疾病发生等过程中都起着极其重要的作用。miR-106-363基因簇是一个高度保守的基因簇,编码miR-106、miR-18、miR-20、miR-19、miR-92和miR-363等6个miRNA。本文通过对miRBase数据库检索以及同源搜索的方法在16种脊椎动物中搜索到了miR-106-363基因簇。该miRNA基因簇在高等脊椎动物中高度保守,稳定存在。系统进化树分析表明,miR-106-363基因簇与miR-17-92基因簇有着共同的祖先,且在进化上miR-17-92基因簇有着更早的起源。     

Do miRNAs have a deep evolutionary history?

The recent discovery of microRNAs (miRNAs) in unicellular eukaryotes, including miRNAs known previously only from animals or plants, implies that miRNAs have a deep evolutionary history among eukaryotes. This contrasts with the prevailing view that miRNAs evolved convergently in animals and plants. We re-evaluate the evidence and find that none of the 73 plant and animal miRNAs described from protists meet the required criteria for miRNA annotation and, by implication, animals and plants did not acquire any of their respective miRNA genes from the crown ancestor of eukaryotes. Furthermore, of the 159 novel miRNAs previously identified among the seven species of unicellular protists examined, only 28 from the algae Ectocarpus and Chlamydomonas, meet the criteria for miRNA annotation. Therefore, at present only five groups of eukaryotes are known to possess miRNAs, indicating that miRNAs have evolved independently within eukaryotes through exaptation of their shared inherited RNAi machinery.     

Identification of putative miRNAs from the deep-branching unicellular flagellates

MicroRNAs (miRNAs) are a class of extensively studied RNAi-associated small RNAs that play a critical role in eukaryotic gene regulation. However, knowledge on the miRNA and its regulation in unicellular eukaryotes is very limited. In order to obtain a better understanding on the origin of miRNA regulation system, we used deep-sequencing technology to investigate the miRNA expression pattern in four deep-branching unicellular flagellates: Giardia lamblia, Trichomonas vaginalis, Tritrichomonas foetus, and Pentatrichomonas hominis. In addition to the known miRNAs that have been described in G. lamblia and T. vaginalis, we identified 14 ancient animal miRNA families and 13 plant-specific families. Bioinformatics analysis also identified four novel miRNA candidates with reliable precursor structures derived from mature tRNAs. Our results indicated that miRNAs are likely to be a general feature for gene regulation throughout unicellular and multicellular eukaryotes and some of them may derive from unconventional ncRNAs such as snoRNA and tRNA.     

MicroRNAs对斑马鱼发育的调控

microRNAs(miRNAs)是一类长度约为22nt的非编码小RNA,从单细胞到多细胞真核生物中都广泛存在,在进化过程中高度保守,对动物发育、生理功能及病理过程都具有重要调控作用。斑马鱼(Danio rerio)是现代生物学研究中广泛使用的模式动物,以斑马鱼为模型研究miRNAs可以揭示miRNAs在脊椎动物中的功能。文章就miRNAs整体缺失对斑马鱼胚胎发育的影响及一些miRNAs在斑马鱼早期发育过程中的调控机制进行了综述,从而为探索miRNAs在脊椎动物中的功能及鱼类的生产育种提供理论基础。     

Mini-III, a fourth class of RNase III catalyses maturation of the Bacillus subtilis 23S ribosomal RNA

Ribonuclease III (RNase III) type of enzymes are double-stranded RNA (dsRNA)-specific endoribonucleases that have important roles in RNA maturation and mRNA decay. They are involved in processing precursors of ribosomal RNA (rRNA) in bacteria as well as precursors of short interfering RNAs (siRNAs) and microRNAs (miRNAs) in eukaryotes. RNase III proteins have been grouped in three major classes according to their domain organization. In this issue of Molecular Microbiology, Redko et al. identified a novel class of bacterial RNase III, named Mini-III, consisting only of the RNase III catalytic domain and functioning in the maturation of the 23S rRNA in Bacillus subtilis. Its absence from proteobacteria reveals that this step is mechanistically different from the corresponding step in Escherichia coli. The fact that Mini-III orthologues are present in unicellular photosynthetic eukaryotes and in plants opens new opportunities for functional studies of this type of RNases.     

植物miRNA的功能及其作用机制

miRNAs是真核生物中的一类5’端带磷酸基团、3’端带羟基、长度在22nt左右的内源性非编码调控RNAs。miRNAs在控制植物的发育、开花时序、新陈代谢、应激反应等方面起着重要的作用。已知植物miRNAs在转录后水平上抑制基因表达,主要是通过导致mRNA的裂解,对抑制目标转录物的翻译起作用。另外其也能在转录水平上通过决定目标染色体位点的甲基化而起作用。对植物miRNAs的功能及作用机制的研究现状做一综述。     

MicroRNAs and their role in viral infection

Recently, a class of about 22 nucleotides (nt) small RNA has been discovered in many eukaryotes, termed microRNAs (miRNAs), which have a variety of functions. Many recent findings have demonstrated that viruses can also encode their own miRNAs. Meanwhile, other findings reveal a relationship between host miRNA and viral infection. These findings suggest a tight relationship between host and viral infection via miRNA pathway. This article introduces the miRNAs encoded by viruses and reviews the advances of the interaction of the mammalian host miRNAs and viral infection.     

MicroRNAs and their role in viral infection

Recently,a class of about 22 nucleotides (nt)small RNA has been discovered in many eukaryotes,termed microRNAs (miRNAs),which have a variety of functions.Many recent findings have demonstrated that viruses can also encode their own miRNAs.Meanwhile,other findings reveal a relationship between host miRNA and viral infection.These findings suggest a tight relationship between host and viral infection via miRNA pathway.This article introduces the miRNAs encoded by viruses and reviews the advances of the interaction of the mammalian host miRNAs and viral infection.