半夏miR167及其靶基因响应大豆花叶病毒胁迫的表达

MicroRNAs(miRNAs)是一类小的非编码RNA,在植物逆境及生物胁迫中通过调节靶基因来发挥重要的调控作用。半夏内源miR167是否参与了大豆花叶病毒(soybean mosaic virus,SMV)的胁迫及相互作用关系尚不清楚。本研究利用茎环法扩增半夏内源miR167基因，命名为pt-miR167,采用生物信息学软件对其进行保守性分析，系统进化性分析及靶基因预测。在此基础上，采用qRT-PCR技术检测病毒积累量、miR167及其潜在的靶基因的表达水平，分析miR167及靶基因响应病毒侵染的表达模式。结果表明，病毒积累量在5～15 d时迅速增加，其中10 d时增加最快，随后呈现缓慢上升趋势。病毒侵染后，pt-miR167相比对照组，表达量呈下调，并且在10 d时表达量最低。进化树分析表明，pt-miR167与番茄(Solanum lycopersicum)中的sly-miR167a聚为一族，高度同源。预测的潜在主要靶基因ARF6表达量与pt-miR167表达量呈现正好相反的趋势，其在10 d时表达量达到最高。本研究表明，miRNA167参与了寄主半夏与病毒SMV的相互作用关系...     

miR-29a靶基因预测及其相关生物信息学分析

目的:通过对miR-29a进行靶基因预测及相关生物信息学分析,为miR-29a靶基因的实验验证提供数据支持,以期为深入研究miR-29a的生物学功能和调控机制提供理论指导。方法:利用PubMed检索miR-29a相关文章,通过miRBase在线工具分析miR-29a序列。应用TargetScan及miRNAda两种计算方法预测miR-29a靶基因并取其交集作为分析的基因集合,分别进行基因本体(gene ontology,GO)中的分子功能和生物学过程以及KEGG(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes)生物通路富集分析。结果:(1)miR-29a序列在多物种间具有高度保守性。(2)两种方法预测miR-29a靶基因交集共191个。(3)miR-29a靶基因GO分子功能集中于转录因子活性、DNA结合和钙离子结合等(P0.05);miR-29a靶基因GO生物学过程集中于调控转录、细胞粘附、细胞增殖与凋亡等(P0.05);KEGG生物通路主要富集于PI3K-AKT信号通路、JAK-STAT信号通路、T细胞受体信号通路和胰岛素信号通路等信号转导通路,以及肺小细胞癌和子宫内膜癌等疾病通路(P0.05)。结论:miR-29a可能通过参与多个靶基因信号通路的调控,在机体的多种生理病理过程中发挥重要作用,是一个颇有研究价值的生物学靶标。     

miR-171基因家族进化分析及靶基因预测

运用生物信息学方法在miRBase中搜索植物miR-171基因家族的序列,分析miR-171序列的进化特征并预测其靶基因。结果表明,在38种植物中共搜索到219条miR-171序列,大部分miR-171基因都存在于基因间隔区。进化分析表明,miR-171基因家族的进化与物种进化关联不大。采用3个miRNA靶基因预测软件对大豆和玉米miR-171基因的靶基因进行预测,发现了miR-171可能参与生长因子、转录因子、蛋白酶等的调控,作用范围非常广泛。     

盐穗木miR166a前体和预测靶基因ATHB8-like的克隆及二者靶向关系的鉴定

以盐生植物盐穗木为实验材料,从前期构建的高盐胁迫下盐穗木根的小RNA文库中候选了差异表达的miR166a,利用生物信息学从盐穗木转录组数据中预测其靶基因;采用5′RLM-RACE技术鉴定盐穗木miR166a对预测靶基因ATHB8-like的靶向性;通过PCR和RACE技术克隆盐穗木miR166a前体和预测靶基因ATHB8-like全长基因序列,并进行相应的生物信息学分析。结果显示:盐穗木miR166a预测的靶基因为ATHB8-like;通过实验鉴定确实存在靶向切割,具体的切割位点位于miR166a成熟体的14~15碱基之间;miR166a成熟体序列在不同植物中高度保守;克隆获得的盐穗木miR166a前体可折叠成完整的颈环结构,符合miRNA的前体特征,候选植物miR166a前体在进化上没有表现出保守性;预测的靶基因ATHB8-like cDNA全长为2 786bp,开放阅读框为2 526bp,编码841个氨基酸,ATHB8-like具有一个HD-ZIPⅢ结构域,在进化上具有保守性。该研究结果为进一步开展盐穗木miR166a和ATHB8-like的生物学功能奠定了基础。     

靶向Wnt1的miRNA与circRNA及其靶基因间相互作用的生物信息学分析

为对靶向Wnt1的7种mi RNAs进行circ RNAs及其靶基因的预测,同时分析其与circ RNAs及靶基因间的相互作用,分别采用Starbase及mi RWALK软件,对文献报道的靶向Wnt1基因的let-7e、mi R-21、mi R-34a、mi R-122、mi R-148a、mi R-148b与mi R-152等7种mi RNAs的circ RNAs和对应的靶基因进行生物信息学预测.利用Cytoscape 3.2.1对这7种mi RNAs和预测所得到的circ RNAs及对应的靶基因进行网络分析.并进一步对预测到的靶基因通过DAVID软件进行通路分析.Starbase软件对这7种不同mi RNAs所预测的靶circ RNAs的数量分别为58、15、41、20、28、28、28个.分别比较mi RWALK中7~9个以上软件共有的mi RNAs及其与靶基因的关系,发现CHD7基因是唯一一个在三种不同预测范围内与mi R-21、mi R-148a、mi R-148b和mi R-152等4种mi RNAs相对应的靶基因.CNOT6、NBEA、ZFYVE26与ZDHHC17是在两种不同预测范围内与至少4个mi RNAs相对应的靶基因.在7种mi RNAs所预测靶基因相关的KEGG信号通路中,7~9个软件以上共有的信号通路为Focal adhesion信号通路、MAPK信号通路、Notch信号通路与TGF-beta信号通路.在MAPK信号通路中DUSP1与MRPS35_hsa_circ_001042均分别是与mi R-21、mi R-148a、mi R-148b及mi R-152等4种mi RNAs相互作用的靶基因与circ RNA.本研究对靶向Wnt1的mi RNAs及其相互作用的circ RNAs、靶基因与信号通路等进行了网络分析与预测,为进一步分析它们之间的相互作用奠定了基础.     

响应盐胁迫调控的露地菊miR398a的克隆及功能研究

miRNAs在非生物胁迫中起着重要的作用。通过前期对露地菊Small RNA高通量测序数据测得到miR398a成熟体和前体序列,命名为cgr-miR398a和cgr-MIR398a。序列对比显示,cgr-miR398a与其他植物中已经鉴定的miR398a序列高度保守;利用前期露地菊降解组数据获得miR398a预测的靶基因,cgr-miR398a根和叶中的靶基因共有18个,其中有铜/锌超氧化物歧化酶（CSD2）、铜伴侣蛋白（CCS）、类A20/AN1-l锌指家族蛋白（SAP8）等与抗性相关的基因。qPCR结果显示盐胁迫下露地菊miR398a及靶基因在不同组织部位的表达水平存在显著的负相关性。为探究cgr-miR398a响应盐胁迫的功能,克隆cgr-MIR398a并构建过表达载体转化拟南芥。结果表明,拟南芥中过表达cgr-MIR398a降低了盐胁迫下种子发芽率以及成苗期的抗盐性,说明cgr-miR398a在拟南芥响应盐胁迫中起着负调控作用。这为进一步研究露地菊mi398a的功能和露地菊的抗盐机理奠定了基础。     

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.     

gma-miR1507a生物信息学分析、植物表达载体的构建及遗传转化

miRNA(microRNA)是一类长度为18~25nt的内源性非编码小分子RNA,通过对其靶基因mRNA的降解或抑制翻译来调控基因表达,进而参与调控植物相关的生理活动。该研究分析gma-miR1507a的成熟体序列、茎环结构和前体启动子区域的顺式作用元件并检测了逆境处理下大豆组织中gma-miR1507a的水平;使用psRNATarget在线软件预测了gma-miR1507a的靶基因;构建植物表达载体amiRNA1507a-pCAMBIA2301并转化大豆子叶,获得了发状根。结果发现,gma-miR1507a前体的启动子区域存在与干旱胁迫和病菌侵染相关的顺式作用元件;在线软件psRNATarget预测到9个gma-miR1507a的靶基因;该研究利用发状根介导的遗传转化结合GFP染色,确定阳性发状根;在转基因根毛中,gma-miR1507a水平与空载相比显著提高,预测的部分靶基因表达量显著下调。以上结果显示,过表达amiRNA1507a能够提高大豆发状根中gma-miR1507a水平,为研究gma-miR1507a的功能奠定基础。同时,gma-miR1507a可能参与调控大豆的逆境胁迫。     

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的靶基因中有一个基因(PLOD3)3′UTR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,它有可能是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。     

基于EST和GSS序列的玉米未知微RNA的数据挖掘

miRNAs通过与靶基因互补位点配对结合,在转录后水平负性调控靶基因的表达.根据miRNA进化上的保守性,以拟南芥、水稻等已知的植物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,采用一系列的标准进行筛选,最后预测得到24个玉米miRNA前体,通过靶基因的预测共得到61个靶基因.通过生物信息学方法大大提高了人们发现miRNAs及其靶基因的效率,补充了玉米miRNA数据库的不足.     

Genome-wide identification and expression analysis of peach auxin response factor gene families

Plant auxin response factors (ARFs) are involved in plant growth, development and multiple other processes. In this study, the ARF gene family in the peach genome was identified by bioinformatics software and RT-PCR. In total, 18 PpARF candidate genes were found in the peach genome. The DNA-binding and ARF domains, as well as motif III and IV of the PpARF gene family were highly conserved. The phylogenetic analysis revealed that PpARF gene family was divided into five classes: Class I (three members), Class II (four members), Class III (five members), Class IV (three members) and Class V (three members). The results of an intron-exon structure analysis indicated that PpARF gene family members were composed of 2–15 exons. A chromosome mapping analysis revealed that PpARF genes were distributed with different densities over eight chromosomes, with the largest number of PpARF genes on chromosome 1 (four genes), followed by chromosome 4 and 6 (three genes each). Only one gene was located on each of chromosome 3, 7 and 8. A conserved motif analysis revealed that the DNA-binding and ARF domains were observed in all PpARF proteins (except for PpARF18). Class I contained no motifs III or IV (except for PpARF7). RT-PCR results indicated that all of the PpARF genes, with the exception of PpARF15 and PpARF17, were expressed in at least one of the tissues (roots, stems, leaves, flowers and five stages of fruit development). These results suggested that the PpARF gene family members are highly and structurally conserved, and are involved in various aspects of peach growth and development, especially in fruit development.     

Computational identification of microRNAs in peach expressed sequence tags and validation of their precise sequences by miR-RACE

Twenty-two potential miRNAs from seven miRNA families were first predicted from more than 80,857 EST sequences of peach (Prunus persica). Using two specific 5′ and 3′ miRNA RACE (miR-RACE) PCR reactions and sequence-directed cloning, we accurately determined the precise sequences, especially both ends, of eight candidate miRNAs. The sequencing results demonstrated that the ppe-miRNAs were conserved to those that were predicted computationally except ppe-miR171b. We validated the existence of two members (ppe-miR171a and miR171b) of the miR171 family in peach that belonged to different precursors. qRT-PCR was further employed in analyzing expression of the eight miRNAs in peach leaves, flowers, and fruits at different developing stages, where some of the miRNAs showed tissue-specific expression.