红花microRNAs靶基因的生物信息学预测

miRNA是一类动、植物细胞中负责转录后调控的非编码RNA,植物的miRNA通常来源于具有茎环结构的单链RNA前体上,加工成熟后同ARGONAUTE转变成蛋白复合体结构,通过结合并沉默蛋白合成模板的方式关闭完整的基因表达网络。由于miRNA存在组织表达的特异性,且miRNA在植物中的表达高度保守。通过高通量测序获得的红花(Carthamus tinctorious L.)miRNA序列信息与红花转录EST数据库比对,通过靶基因预测筛选,对属于104个家族的173个红花miRNA进行预测,其中得到109个miRNAs对应调控的385个红花靶基因。并且通过Nr基因注释表明多数红花miRNA的靶基因编码包括调控细胞生长发育、信号转导及新陈代谢等相关的功能蛋白。     

玉米microRNAs及其靶基因的生物信息学预测

microRNAs (miRNAs) 是一类非编码的小分子RNA, 通过碱基互补调控靶基因的表达。鉴定和发现新的miRNAs及其靶基因, 对揭示miRNAs在基因表达调控中的作用至关重要。玉米全基因组测序工作开展较晚, 已经鉴定登记的miRNAs很少, 对靶基因的调控作用尚待解明。文章根据miRNA进化上的保守性, 以已知的植物miRNAs为探针, 与相关数据库中玉米表达序列标签(EST)和基因组序列(GSS)中的非编码序列比对, 共发现11个新的miRNA前体。虽然在序列长度和二级结构方面各有变化, 但这11个前体均可折叠形成miRNA家族的标准二级结构。通过靶基因预测, 找到其中7条miRNAs的26个靶基因, 分别编码与新陈代谢、信号转导、转录调节、跨膜运输、生物和非生物胁迫及叶绿体组装等相关的蛋白。这些miRNAs及其靶基因的鉴定, 补充了miRNA数据库的不足。     

生物信息学方法挖掘小麦中的microRNAs及其靶基因

microRNAs（miRNAs）是最近发现的一种内源、非编码、长度约为21nt的小分子RNA,在转录后水平起调控基因表达的作用．先前的研究发现,植物中的miRNAs具有高度的保守性,这为在其他植物物种中通过同源比对发现保守的miRNAs提供了思路．本文利用EST和GSS分析法在小麦中预测miRNA及其靶基因．简单过程是,将其他植物物种中已经发现的miRNA与小麦的EST和GSS数据库比对,经过一系列的标准筛选、预测小麦miRNA．通过这一策略,本文共得到属于18个家族的37条小麦miRNA,其中有10条保守的miRNA是第一次被发现．发现miR395是一个非常特殊的家族,因为它的3个成员成簇的存在形式与动物miRNAs非常相似．本文还利用新发现的小麦miRNAs通过在线软件miRU与编码蛋白的数据库比对,总共预测到361个靶基因,其中一些靶基因参与到了小麦的生长发育、新陈代谢及抗逆过程．     

大豆miR172家族成员序列及表达模式初步分析

Micro RNAs(miRNAs)在植物的生长发育以及植物对环境的适应方面发挥了重要的作用,成为近几年研究的热点。mi R172家族是一个保守的mi RNA家族,之前的研究表明mi R172的作用涉及生长期过渡、闭花受精、花器官发育、开花时间调控等方面。但是到目前为止,人们对大豆mi R172家族的了解还不是很清楚。本实验通过mi RBase、PLACE数据库及DNAman软件对gma-mi R172家族成员的前体序列、成熟序列、启动子序列进行比较分析,发现gma-mi R172家族成员成熟序列虽然高度保守,但前体序列具有一定的差异,这可能导致了各成员的功能差异;启动子分析显示其启动子含有光反应原件和多种非生物胁迫响应元件,推测其可能参与大豆的开花调控和逆境胁迫响应。通过实时定量PCR分析了大豆mi R172成员的组织特异性表达情况。利用PMRD数据库对gma-mi R172的靶基因进行了生物信息学分析,获得了7个AP2-like类转录因子,参与花器官发育、开花时间调控及非生物胁迫响应的方面。上述结果初步分析了大豆mi R172家族的功能与靶基因,对今后进一步分析研究大豆mi R172家族及其靶基因打下了基础。     

蒙古沙冬青保守microRNAs的鉴定及靶基因预测

蒙古沙冬青(Ammopiptanthus mongolicus)是生长在荒漠中的木本植物, 对于我国西北部干旱、半干旱区域的植被维护与恢复具有重要价值。蒙古沙冬青对干旱、低温等多种逆境具有较高的耐受性, 是研究林木耐受逆境生理与分子机制的合适材料。MicroRNA(miRNA)是一类长度约为21个核苷酸的内源性非编码小分子RNA, 在植物生长发育和逆境应答等生物学过程中发挥着重要的调控作用。目前, 许多植物物种的miRNAs已经获得鉴定, 但未见蒙古沙冬青miRNAs的相关报道。文章应用高通量测序和生物信息学分析方法对蒙古沙冬青幼苗保守miRNAs的类型、表达丰度以及靶基因进行了分析和预测。共鉴定了10个家族的19种保守miRNAs, 其表达丰度介于55~1920269个拷贝之间。通过在线软件psRNATarget预测了其中14个保守miRNAs的靶基因。对于这些靶基因的功能分析表明, 蒙古沙冬青的保守miRNA主要通过转录调控、激素信号途径、物质代谢和胁迫应答等生物学过程参与植物生长发育和环境响应。     

茄子microRNAs与其靶基因的生物信息学预测

microRNAs(miRNAs)是一类在真核生物中发现的长度为21 nt左右、非编码、内源性的单链小分子RNA,通过与靶基因的互补发挥转录后水平的负调控作用。目前,已在许多物种中报道了miRNAs的存在,然而还未见关于茄子miRNAs的报道。根据miRNAs在植物中的高度保守性及其前体的二级结构特征,文章通过同源预测的方法,将已知植物的miRNAs与茄子EST数据库比对,经过一系列的筛选,最终预测到12个家族的16条茄子miRNAs,其中包括3个miRNA家族的正义/反义miRNAs,而miR390和miR399家族的正义/反义miRNAs属于第一次发现。文章还通过在线软件psRNATarget预测到15条茄子miRNAs的71个靶基因,这些靶基因主要编码与茄子生长发育、新陈代谢以及胁迫响应等过程相关的蛋白。     

日本七鳃鳗(Lampetra japonica)肝脏ESTs 分析与比较转录组研究

以日本七鳃鳗(Lampetra japonica)肝脏为材料构建cDNA文库, 在文库中随机挑选克隆子进行测序共得到10077条有效ESTs(expressed sequence tags)序列. ESTs序列分析显示, 8515条ESTs拼成648条片段重叠群, 共得到2210条转录本, 其中47.06%的转录本预测为全长序列; 利用BLAST程序在GenBank数据库中进行同源性搜索发现2053条转录本有同源序列匹配, 占总转录本的92.9%. 更进一步对这些基因产物进行Gene Ontology注释, 结果发现, 在日本七鳃鳗肝脏中与有颌类免疫、凝血和代谢相关的基因大量表达, 并预测了8个新基因. 通过对日本七鳃鳗与底鳉(Fundulus heteroclitus)、鼠(Mus musculus)、牛(Bos taurus)和人(Homo sapiens)肝脏转录组的比较分析, 发现日本七鳃鳗肝脏中比其他物种优势表达的是甲壳质酶和多糖代谢等相关的基因, 这些基因可能在日本七鳃鳗免疫中发挥重要作用. 此外, 也利用TargetScan软件对日本七鳃鳗肝脏转录组中3′UTR区进行microRNA靶标识别, 结果发现了与人类癌症基因调控同源的microRNA靶标, 这为研究人类癌症提供了有益的线索. 上述结果将为七鳃鳗功能基因和蛋白组学的研究以及脊椎动物的基因组进化提供重要的理论基础.     

日本七鳃鳗(Lampetra japonica)肝脏ESTs 分析与比较转录组研究

以日本七鳃鳗(Lampetra japonica)肝脏为材料构建cDNA文库, 在文库中随机挑选克隆子进行测序共得到10077条有效ESTs(expressed sequence tags)序列. ESTs序列分析显示, 8515条ESTs拼成648条片段重叠群, 共得到2210条转录本, 其中47.06%的转录本预测为全长序列; 利用BLAST程序在GenBank数据库中进行同源性搜索发现2053条转录本有同源序列匹配, 占总转录本的92.9%. 更进一步对这些基因产物进行Gene Ontology注释, 结果发现, 在日本七鳃鳗肝脏中与有颌类免疫、凝血和代谢相关的基因大量表达, 并预测了8个新基因. 通过对日本七鳃鳗与底鳉(Fundulus heteroclitus)、鼠(Mus musculus)、牛(Bos taurus)和人(Homo sapiens)肝脏转录组的比较分析, 发现日本七鳃鳗肝脏中比其他物种优势表达的是甲壳质酶和多糖代谢等相关的基因, 这些基因可能在日本七鳃鳗免疫中发挥重要作用. 此外, 也利用TargetScan软件对日本七鳃鳗肝脏转录组中3′UTR区进行microRNA靶标识别, 结果发现了与人类癌症基因调控同源的microRNA靶标, 这为研究人类癌症提供了有益的线索. 上述结果将为七鳃鳗功能基因和蛋白组学的研究以及脊椎动物的基因组进化提供重要的理论基础.     

RNA结合蛋白HuR通过其RNA识别模体调节hsa-let-7c表达（英文）

微小RNA(microRNAs,miRNA)是一种短链的非编码RNA,它通过抑制RNA的翻译或促进RNA的降解调控多种细胞活动和机体的发育。机体主要通过转录和转录后两个层面对miRNA的表达进行调控,其中对miRNA转录水平的调控决定了miRNA表达的特异性,而目前我们对其转录后调控的机制还知之甚少。本研究旨在证实RNA结合蛋白HuR是否通过与pri-miRNA中富含AU的序列相结合调节miRNA的表达。利用生物信息学方法对pri-miRNA中的AUUUA模体进行筛查,发现在hsa-let-7c下游富含AUUUA模体,而hsa-miR-21则不具备这一模体。通过转染HuR质粒到HEK293T细胞构建过表达模型,然后用Western blot和real-time PCR分别检测HuR蛋白和miRNAs表达水平。结果显示,过表达HuR能够促进成熟hsa-let-7c而非hsa-miR-21表达。而过表达缺失RNA识别模体3(RNA recognition motif,RRM3)的突变体HuR则不能促进hsa-let-7c的表达。以上结果提示RRM3是HuR介导成熟hsa-let-7c表达的关键序列,而HuR在调控miRNA生物合成中可能扮演了一种新的角色,即在转录后水平调节miRNA的表达。     

凡纳滨对虾低温差异表达miRNA的分析鉴定及靶基因的验证

为了解析miRNA及靶基因在凡纳滨对虾低温适应过程中的分子调控机制, 研究开展了凡纳滨对虾常温(28℃)及低温锻炼(16℃, 6d)下肝胰腺小RNA文库的测序和分析。从常温对虾的小RNA文库测序获得18—32 nt的高质量序列10690259条, 鉴定出已知的成熟miRNAs 57条; 而从低温锻炼对虾的小RNA文库获得18—32 nt的高质量序列序列8587144条, 鉴定出已知的成熟miRNAs 48条。分析获得25个在低温锻炼下呈显著差异表达的miRNAs。运用qRT-PCR验证了3条低温下差异极显著的miRNAs的表达模式。结果显示, 3条miRNAs的表达模式与高通量测序结果基本一致。预测低温差异表达miRNAs的靶基因, 并与转录组分析获得的低温显著差异表达基因进行比对, 从二者重合的基因集中挑选出4个基因, 即nuclear export mediator factor Nemf-lik、synapse-associated protein、seleno proteins 以及DEAD-box RNA helicase Variant 1, 运用qRT-PCR验证其在不同条件低温锻炼凡纳滨对虾肝胰腺中的表达规律, 为解析miRNAs及其靶基因在对虾低温适应过程中的分子调控机制提供了基础数据。     

烟草黑胫病胁迫相关miRNA鉴定及功能分析

MicroRNAs是一类非编码RNA分子,通过RNA沉默在转录后水平调控基因表达,在响应非生物和生物胁迫中扮演重要角色。本研究为了阐明烟草黑胫病抗病分子机制,构建了抗病品种云87接菌前0 h和接菌后12 h、24 h、48 h和72 h茎部组织的5个小RNA文库。运用solexa高通量测序技术鉴定出565个已知miRNAs(代表63个miRNA家族)和187个新miRNAs。在黑胫病菌胁迫下,总共有156个miRNA差异表达,大部分差异表达miRNA聚类到profile 18、profile 15和profile 9等3种显著性动态表达模式,并用qRT-PCR方法验证部分差异表达miRNA表达模式。靶基因预测和功能分析表明,差异表达miRNA主要参与调控防御响应、转录因子或信号级联途径和不同生理过程相关基因表达。本研究初步揭示了烟草与黑胫病非亲和互作间在转录后水平上的调控机制,为培育抗黑胫病烟草品种提供miRNA水平的理论依据。     

日本七鳃鳗L-STAT3的克隆及体内外表达分析

作为信号转导和转录激活子(STAT)蛋白家族的成员之一,信号转导和转录激活因子3(STAT3)在细胞分化、免疫等众多过程都发挥着重要的作用。该研究在克隆获得日本七鳃鳗STAT3全长的基础上,对其氨基酸序列与其他物种来源的STAT3氨基酸序列进行了同源性比对,将日本七鳃鳗STAT3命名为L-STAT3。对L-STAT3基因分别进行了原核和真核表达,其中原核表达呈包涵体形式存在。根据毕赤酵母密码子偏好性将L-STAT3核苷酸序列进行了密码子优化,实现了L-STAT3在毕赤酵母中的分泌型表达。进一步在转录和蛋白质水平检测了L-STAT3基因在七鳃鳗不同组织中的表达情况。该研究构建了适用于日本七鳃鳗功能基因表达的毕赤酵母表达系统,为后续验证基因功能奠定了基础。对于七鳃鳗L-STAT3基因表达模式的分析可为研究七鳃鳗适应性免疫系统发育和调控的过程提供理论基础。     

七鳃鳗KCTD基因家族成员全基因组鉴定及进化分析

钾离子通道四聚化结构域(KCTD)蛋白基因家族是一个保守的基因家族,该家族成员的共同特征是具有一个含有BTB保守结构域的N-末端和一个可变的C-末端。KCTD基因的突变或不正常调控与人类多种疾病相关。七鳃鳗是现存最原始的脊椎动物,作为联系无脊椎动物和脊椎动物之间的桥梁,在生物进化研究中占有重要地位。本研究通过对海七鳃鳗(Petromyzon marinus)和日本七鳃鳗(Lethenteron japonicum)基因组和转录组数据分析,全面系统地鉴定了海七鳃鳗和日本七鳃鳗KCTD基因家族成员,并对其基因结构特征、蛋白保守基序和基因表达模式进行了分析。在海七鳃鳗和日本七鳃鳗中分别鉴定出13个和14个KCTD基因,基因长度和外显子数目在不同KCTD基因间变化很大,KCTD蛋白中4个基序保守性显著,大多数KCTD基因呈泛表达模式,并且在胚胎发育时期明显高表达。除七鳃鳗外,对12个无脊椎动物和脊椎动物代表物种KCTD基因家族成员进行了鉴定,并对KCTD基因家族成员的进化关系进行了分析。根据进化树聚类情况,将KCTD基因家族成员分为11个亚家族。进化分析结果显示,KCTD基因家族从低等的无脊椎动物线虫和果蝇到高等的人类都存在;线虫中仅有5个成员,果蝇中有8个成员,随着物种进化程度由低到高,KCTD家族成员数目呈现增加的趋势;从爬行类开始,脊椎动物KCTD基因数目稳定在24个左右。硬骨鱼类特有的全基因组复制事件影响鱼类KCTD基因数目。本研究结果不仅丰富了七鳃鳗KCTD基因家族信息,同时也对KCTD家族基因间的进化关系进行了探究,为深入研究该家族基因功能提供了一定的依据。     

人源microRNA前体的全基因组预测

microRNA（miRNA）是一类不编码蛋白的调控小分子RNA,在真核生物中发挥着广泛而重要的调控功能.由于miRNA的表达具有时空特异性,因而通过计算方法预测miRNA而后有针对性的实验验证是miRNA发现的一条重要途径.降低假阳性率是miRNA预测方法面临的重要挑战.本研究采用集成学习方法构建预测miRNA前体的分类器SVMbagging,对训练集、测试集和独立测试集的结果表明,本研究的方法性能稳健、假阳性率低,具有很好的泛化能力,尤其是当阈值取0.9时,特异性高达99.90%,敏感性在26%以上,适合于全基因组预测.采用SVMbagging在人全基因组中预测miRNA前体,当取阈值0.9时,得到14933个可能的miRNA前体.通过与高通量小RNA测序数据的比较,发现其中4481个miRNA前体具有完全匹配的小RNA序列,与理论估计的真阳性数值非常接近.最后,对32个可能的miRNA进行实验验证,确定其中2条为真实的miRNA.     

文心兰25条miRNA前体序列特性及其表达分析

为了解文心兰miRNA的序列特性及其在不同组织部位中以及软腐病侵染过程中的表达规律,该研究对文心兰转录组及miRNA数据库中的25条miRNA前体(pre miRNA)序列和15条成熟体序列进行序列特性分析,并对25条pre miRNAs在文心兰不同组织部位及软腐病侵染的假鳞茎中的表达情况进行实时荧光定量分析。结果显示：（1）文心兰25条pre miRNAs序列可分为13个家族,其中包含15条成熟体序列。（2）Mfold二级结构预测显示,文心兰25条pre miRNAs的最小折叠自由能在-32.04~ -120.98 kal/mol之间,均可以形成典型、稳定的发夹结构。（3）序列比对分析发现,同一家族的前体与成熟体存在一个约20个碱基长度的保守区域,推测该区域可能为文心兰miRNA成熟体所在区域。其中,13个前体家族中,有10个家族的成熟体可以完全定位于其前体中。（4）实时荧光定量PCR结果显示,在文心兰不同组织部位中,miR159 unigene0037857、miR167 unigene0011236、miR167 unigene0002619、miR169 unigene0022341、miR172 unigene006514、miR396 unigene19032、miR398 unigene0009996、miR2950 unigene0006151、miR2950 unigene0006422等pre miRNAs在叶片中大量累积可能有利于其叶的形态建成;miR162 unigene0003615、miR162 unigene0013441、miR166 unigene0011870、miR168 unigene0009958等pre miRNAs同时在根和叶中均大量表达有利于其根和叶的发育;而miR171 unigene0045985、miR396 unigene0011179、miR396 unigene0011180在根和茎中的大量表达可能有利于其根和茎的发育。（5）在软腐病病菌侵染文心兰假鳞茎的过程中,miR159 unigene0037857、miR167 unigene0011236、miR396 unigene0011179、miR396 unigene0011180、miR396 unigene0019032、miR845 unigene0012489的表达总体呈下降趋势;miR162 unigene0040566、miR166 unigene0011870、miR168 unigene0009958、miR171 unigene0045985在软腐病菌液侵染4 h其表达量升高,之后表达量下调;miR162 unigene0003615、miR167 unigene0002619、miR168 unigene0047942、miR169 unigene0022341、miR845 unigene0012489在菌液侵染过程中其表达量呈现先下降后上升的趋势,并在侵染8 h后表达量达到最低。研究表明,文心兰pre miRNAs 13个家族不同成员在进化进程中具有高度保守性与特异性的结构特点,并可能广泛参与文心兰不同组织的生长发育及参与软腐病菌侵染的响应。     

miR-183家族在肿瘤中作用机理的最新进展

micro RNA是真核生物中一类长约18~25个核苷酸的小分子非编码RNA,它们可以与m RNA的3′-UTR结合在转录后水平调控基因的表达。很多报道表明,mi RNA参与了肿瘤的发生发展调控。mi R-183家族的三个成员mi R-183、mi R-96和mi R-182都与肿瘤密切相关。研究发现,在前列腺癌、肺癌、结肠癌、乳腺癌等肿瘤中mi R-183家族表达异常,其机制是通过调控多种靶基因参与其中。本文综述了mi R-183家族在常见高发肿瘤中的研究现状。     

鳜不同孵化时期miRNA转录组分析及生长相关miRNA鉴定

MicroRNA是一类20-24 nt核苷酸长度的参与基因转录后水平调控的非编码小分子RNA。利用高通量测序技术获得鳜(Siniperca chuatsi)孵化后第3天、第17天和第28天全鱼miRNA转录组,共鉴定出1 084个miRNAs,其中432个已知、624个保守、28个新发现。第17天时鉴定出的miRNA个数最多,为926个。在3个发育时期都表达的有628个miRNAs,只在各时期中特异表达的分别有71、104和70个miRNAs。一些与鳜发育相关的miRNAs在上述3个时期呈现持续上调或下调的表达特点。进一步的实验表明,miR-199-5p和miR-203可能与鳜生长发育相关,相应的靶基因分别是WnT和MyoD。     

藏红花柱头小RNA高通量测序及生物信息学分析

通过构建藏红花开花前2 d与开花日两个不同时期柱头的小RNA文库并进行高通量测序,分别获得3 711 809和2 303 043条序列。借助生物信息学的方法,共鉴定出164条保守的mi RNA。其中,随开花过程下调表达和上调表达的mi RNA分别是71和46条。靶基因预测及功能富集分析显示它们可能参与了硫辛酸生物合成、细胞程序性凋亡、花粉细胞的分化、脱落酸介导的信号途径等生物过程。本文筛选的藏红花成熟过程中的mi RNA为今后脱辅基类胡萝卜素代谢调控网络的研究提供了可能的线索。     

PLOD3基因3’调控区的人类特异突变改变miR-124a对PLOD3的调控

microRNAs(miRNAs)是一类在转录后水平调控基因表达的不编码蛋白质的小RNA(长度20-24个碱基).其中,miR-124a是一个在哺乳动物中枢神经系统高度表达的miRNA,在神经前体细胞向神经元分化的过程中起着举足轻重的作用.由于miRNAs特异性地识别靶基因的3'端调控区(3'UTR)的靶序列,因此,在人类起源过程中基因3'UTR的单核苷酸序列变异有可能导致miRNA调控的改变.通过靶基因预测和3'UTR区在哺乳动物代表物种间的同源序列比较,我们发现miR-124a的靶基冈中有一个基因(PLOD3)3UTR的靶位点中存在人类特异突变位点.利用体外报告基因系统,发现PLOD3基因3'UTR靶位点中所含的一个人类特异的突变导致miR-124a对PLOD3的调控效率降低.研究表明,miRNAs靶基因3'UTR的序列变异具有功能效应,它有可能足人类中枢神经系统在起源和演化中发挥关键作用的重要遗传机制之一.     

封面说明

正转录因子是一类能够与基因特异性序列进行结合,从而调控基因转录与表达的蛋白质,对细胞的生物学活性具有重要的调节作用。RHR转录因子家族属于IF转录因子超家族最主要的成员,其成员含有保守的Rel结构域和IPT结构域。作为古老的转录因子家族,RHR家族成员随着物种演化,通过基因的复制、突变和沉默,不断分化出新型同源基因的同时也伴随着基因的丢失。