摘要: Micro RNAs(miRNAs)是一类广泛存在于真核生物中的内源性非编码小RNAs,其长度约为22nt,有典型的颈环状前体二级结构,通过与靶位点的特异性结合,以切割降解靶mRNA或翻译抑制的方式来调控靶基因的转录后表达.研究表明,miRNAs在调节生物体的生长发育、新... 展开 Micro RNAs(miRNAs)是一类广泛存在于真核生物中的内源性非编码小RNAs,其长度约为22nt,有典型的颈环状前体二级结构,通过与靶位点的特异性结合,以切割降解靶mRNA或翻译抑制的方式来调控靶基因的转录后表达.研究表明,miRNAs在调节生物体的生长发育、新陈代谢、细胞分化与凋亡、胁迫应答等方面发挥着重要的作用,是当前生命科学领域研究的热点.红藻是一类地球上进化时间较早、结构相对简单、类群较为庞大、功能多样的藻类.它们不仅具有经济和工业价值,有的还具有医药、保健等多种特殊的生物学功能.尽管目前在动植物中已发现上万条miRNAs,但在低等植物红藻中却鲜有相关报道,对其相关功能的研究则更少.本文选取皱波角叉菜、细齿麒麟菜、紫球藻和温泉红藻四种不同的红藻,运用高通量测序技术联合生物信息学技术首次对四种红藻的miRNAs进行了鉴定和特征分析,这对于进一步充实藻类miRNA数据,弥补四种红藻miRNAs研究的空白,以及对四种红藻特殊功能的深入研究具有十分重要的理论和现实意义. 本文的主要研究结果与意义小结如下: 1、运用深度测序技术联合生物信息学技术从四种红藻中共鉴定出miRNAs645条,属于596个miRNA家族,其中保守miRNAs562条,物种特异miRNAs83条. 2、运用统计学软件和生物信息学技术从数量、长度、碱基偏好性、二级结构、基因家族保守性、靶位点调控方式等方面对四种红藻miRNAs的特征进行了分析.分析结果表明,本研究鉴定的四种红藻miRNAs基本可信. 3、用Northern blot和stem-loop qRT-PCR两种不同的实验方法分别对部分红藻miRNAs进行验证.验证分析的结果进一步表明,本文鉴定的四种红藻miRNAs基本可信. 4、用psRobot和TargetFinder两种软件在四种红藻miRNAs中共预测到上万条的靶基因和靶位点,psRNATarget软件预测到切割抑制为红藻miRNAs与其靶位点间的主要作用方式,这为将来某些重要miRNA靶基因的表达验证及其调控方式的深入研究奠定了基础. 5、基于Gene Ontology平台,我们发现四种红藻中预测的靶基因种类繁多、功能各异,多数可归为生物学过程、分子功能和细胞组分三大类,这也体现了miRNAs功能的多样性.某些潜在的,富集程度较高的,可能在红藻中具有特殊生物学意义的候选靶基因将是今后详细阐明红藻某些重要特征及功能的突破口. 6、通过KEGG pathway分析,我们预测到PPAR信号通路、卟啉及叶绿素代谢通路、FcyR介导的吞噬作用和RNA转运通路分别为四种不同红藻靶基因参与调控下的显著富集的代谢通路.这为深入探究各代谢通路,阐明其在红藻生命活动中的重要作用奠定了基础. 7、运用Cytoscape软件绘制的miRNA-靶基因互作网络图,以及基于统计学计算下的四种红藻间miRNA数据的比较分析结果,将从整体化和个性化两个角度为红藻miRNAs的深入研究指明方向.此外,miRNA基因家族的进化分析将是未来藻类miRNA研究的新方向. 收起