植物长链非编码RNA的生物信息学预测与分析研究进展

长链非编码RNA(Long non-coding RNAs,lncRNAs)是一类广泛存在于真核生物中,长度大于200个核苷酸、无蛋白编码功能,具有调控基因转录后表达的RNA转录本。新近研究表明,lncRNA在多种生物途径中起着重要调节作用。生物信息学由生物、数学、计算机科学,统计学等多学科交叉产生,能从全局和系统水平对大数据信息进行深入挖掘与分析。采用生物信息学方法预测与分析lncRNA是当前发现和鉴定植物lncRNA的重要策略之一。本文梳理和总结了近年来采用生物信息学预测植物lncRNA及其靶基因的方法策略,以期为今后深入认知植物lncRNA在植物的生长发育过程、抗逆境胁迫及系统进化等过程中的作用研究提供一定参考。     

多特征融合的植物长链非编码RNA的预测

长链非编码RNA(Long non-coding RNA, lncRNA)是一类被定义为转录本的长度大于200 nt、没有蛋白编码能力的RNA转录本。研究表明,lncRNA在调节植物生长发育、表观遗传反应以及各种胁迫反应中起重要作用。但是与人类和动物相比,植物lncRNA的研究仍然处于起步阶段。目前,如何从大量的转录本中准确地挑选出lncRNA仍然是植物lncRNA研究领域的重要问题之一。本文构建了新的植物lncRNA和mRNA数据集,分析了数据集中植物lncRNA的序列及结构特征,提取了序列的k-mer频数信息、二级结构信息、开放阅读框信息以及序列的几何柔性等特征,基于SVM(Support Vector Machine, SVM)算法,用Jackknife检验对植物lncRNA进行了预测,并且计算了各种特征融合后对植物lncRNA预测结果的影响,准确率达到了96.14%。     

植物长链非编码RNA研究进展

长链非编码RNA(Long non-coding RNA,lncRNA)长度大于200个核苷酸,大量存在于生物体中并具有多种生物学功能。目前,植物中发现的lncRNA大多由RNA聚合酶Ⅱ转录,并通过目标模仿、转录干扰、组蛋白甲基化和DNA甲基化等多种机制介导基因的表达,在植物开花、雄性不育、营养代谢、生物和非生物胁迫等生物过程中起着调节因子的作用。文章综述了近年来发现的植物lncRNA数据库、预测方法、表达及可能的生物学功能。     

转座子来源的植物长链非编码RNA

转座子是基因组的重要组分, 影响基因组的结构与稳定。长链非编码RNA (lncRNA)在转录及转录后水平调控多个生物学过程。转座子与lncRNA是物种进化的重要驱动力。含有转座子序列的lncRNA在自然界广泛存在。该文对植物lncRNA的发掘策略和功能研究进行概述, 围绕植物转座子来源lncRNA (TE-lncRNA)的分布和功能展开综述, 并对植物TE-lncRNA的调控机制、表观修饰及育种潜势等进行探讨与展望。     

Transposon-derived Long Noncoding RNA in Plants

转座子是基因组的重要组分, 影响基因组的结构与稳定。长链非编码RNA (lncRNA)在转录及转录后水平调控多个生物学过程。转座子与lncRNA是物种进化的重要驱动力。含有转座子序列的lncRNA在自然界广泛存在。该文对植物lncRNA的发掘策略和功能研究进行概述, 围绕植物转座子来源lncRNA (TE-lncRNA)的分布和功能展开综述, 并对植物TE-lncRNA的调控机制、表观修饰及育种潜势等进行探讨与展望。     

小麦长链非编码RNA的预测及功能分析

生物体有部分基因被转录成RNA,但是不编码相应蛋白质,称为长链非编码RNA(lncRNA)。它们参与基因的表观调控,这一过程对动物、植物的生长发育都有重要作用,但是,目前植物中发现和研究的lncRNA较少。为了研究lncRNA在植物中的功能,本研究建立了基于小麦全长cDNA的lncRNA识别程序。从6162条小麦全长cDNA中发现了231条lncRNAs,并从中鉴定出两个新miRNAs,这表明lncRNAs可以通过形成miRNAs前体基因形成其功能。此外,通过序列富集分析,我们从小麦lncRNAs中鉴定出三个保守的调控元件,结果显示小麦lncRNAs可能通过和其它蛋白质或DNA等分子作用,进而参与小麦生长、发育等过程的调控,这些结果对进一步研究植物体内的lncRNA的功能和作用机制具有重要意义。     

长链非编码RNA在植物生殖发育中的调控作用

植物长链非编码RNA(long noncoding RNA,lncRNA)是调节植物生长发育的一类分布广泛和种类丰富,且作用机制多样的非编码RNA。虽然植物lncRNA还处于研究的起步阶段,很多相关信息还不清楚,但近期的研究显示,它们在植物的发育,尤其是生殖发育中具有重要功能。植物的生殖发育不仅是植物生长中最重要的环节之一,也是作物育种中最关键的步骤,因此,发掘植物生殖发育相关的lncRNA具有重要的意义。现总结了已有的植物lncRNA的鉴定和特征分析,着重介绍调节植物开花和有性生殖相关的lncRNA及功能,以及lncRNA是通过何种作用方式参与到植物生殖调控中的。     

低温胁迫下结球甘蓝BoNR8 lncRNA过表达对拟南芥种子萌发的影响

长非编码RNA(long no-coding RNA,lncRNA)不含有开放阅读框,且长度大于200 bp,一般不具有编码蛋白质功能。它们在生物体内普遍存在,并发挥着多种生物学作用。植物种子萌发期的特异表达的lncRNA研究较少。BoNR8 lncRNA是结球甘蓝中RNA聚合酶Ⅲ转录的长非编码RNA(约272 bp)。前期研究发现,它在种子萌发期的特异表达;拟南芥中BoNR8 lncRNA过表达抑制了正常条件下种子萌发并降低了萌发种子对ABA的敏感性。本研究对BoNR8 lncRNA序列分析发现,其转录区域内存在冷胁迫基序(ATATAAATAAAT),并且这个基序存在BoNR8 lncRNA二级结构的最大茎环中。生化实验进一步表明,BoNR8 lncRNA响应低温环境,其过表达抑制了低温胁迫下拟南芥种子萌发。BoNR8 lncRNA低温相关功能的发现为植物耐低温研究提供了新材料,丰富了植物耐低温作用机制的研究。     

长链非编码RNA调控脂肪发育与代谢研究进展

长链非编码RNA(long noncoding RNA,lncRNA)是一种广泛存在于动植物中、长度大于200个核苷酸且不能编码蛋白的RNA。近年来,随着高通量基因组测序技术的不断发展,研究者们对lncRNA的关注度越来越高,通过对lncRNA的深入研究,证实其在细胞分化、表观遗传、细胞周期调控等众多生命活动中发挥重要作用,并且很多疾病的发生、发展过程都与之相关。借助于高通量测序或芯片技术,已经证实许多lncRNA与脂肪组织的生成、发育和代谢调控有关,在脂肪发育的过程中起着重要的作用。通过对脂肪发育相关lncRNA的研究可以更好地了解脂肪的发育、代谢过程,同时为代谢疾病的临床治疗提供新的方法。基于此,对lncRNA作用模式、调控脂肪发育以及其对肥胖相关代谢疾病的影响等研究展开综述,以期为脂肪发育与代谢研究提供理论指导。     

长链非编码RNA的作用机制及其研究方法

长链非编码RNA(Long non-coding RNA, lncRNA)通过多种机制发挥其生物学功能, 这些机制包括基因印记、染色质重塑、细胞周期调控、剪接调控、mRNA降解和翻译调控等。lncRNA通过这些作用机制在不同水平进行基因表达调控。在研究lncRNA功能的过程中, 研究方法的建立和应用起着非常重要的作用。目前用于lncRNA研究的主要方法有：微阵列、转录组测序、Northern印迹、实时荧光定量逆转录-聚合酶链反应、荧光原位杂交、RNA干扰和RNA结合蛋白免疫沉淀等。文章着重介绍了3种前沿方法, 即：在线快速预测RNA与蛋白质相互作用的catRAPID、RNA纯化的染色质分离(Chromatin isolation by RNA purification, ChIRP)以及非编码RNA沉默与定位分析技术(Combined knockdown and localization analysis of non-coding RNAs, c-KLAN)。