家蠶基因組中50-500nt非編碼RNA的發(fā)現(xiàn)鑒定及表達譜研究.pdf

1、非編碼RNA(non-coding RNA，ncRNA)是一類不編碼蛋白質(zhì)但有功能的RNA的總稱，包括除開放閱讀框外的其它所有RNA及mRNA前體中的內(nèi)含子序列及基因間區(qū)序列。幾乎所有生物體內(nèi)都存在非編碼RNA，它們通過RNA-DNA/染色質(zhì)、RNA/RNA和RNA/蛋白質(zhì)相互作用等方式參與到轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)、染色體復制、RNA加工與修飾、mRNA的穩(wěn)定性與翻譯、以及蛋白質(zhì)降解與轉(zhuǎn)運等重要的生命過程中。新的ncRNA的發(fā)現(xiàn)和ncRNA功能的揭示

2、將極大豐富人們對生命世界的認識，并對明確一些重大疾病的發(fā)病機制和設計新的治療策略帶來革命性的突破，同時對生物進化探索也具有重要意義。
　　 家蠶作為人類最早馴化的動物之一，具有重要的經(jīng)濟價值。同時作為鱗翅目的模式生物，在研究昆蟲變態(tài)發(fā)育及農(nóng)林業(yè)害蟲防治中也發(fā)揮著重要的作用。2004年，以西南農(nóng)業(yè)大學向仲懷院士乖夏慶友教授為首的科學家完成了對家蠶基因組全序列的測定，大大促進了我國家蠶基因組學的研究。利用家蠶基因組序列提供的信息，充

3、分挖掘調(diào)控家蠶發(fā)育過程的關(guān)鍵基因，闡明調(diào)控家蠶發(fā)育過程的分子機制，進而利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)培育高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)家蠶新品種，同時通過對發(fā)育過程基因表達調(diào)控的研究為鱗翅目害蟲防治提供理論依據(jù)，已成為家蠶基因組學研究的重要內(nèi)容。
　　 本研究在家蠶基因組測序完成的情況下構(gòu)建家蠶50-500nt ncRNA文庫，并對得到的新的ncRNA的時空表達模式進行研究，同時結(jié)合其宿主基因及上下游基因的表達模式預測ncRNA的功能，試圖從基因組水平上探討ncRN

4、A可能參與的調(diào)控途徑及發(fā)揮作用的方式，為揭示家蠶發(fā)育分子機制提供理論依據(jù)。本文主要結(jié)果如下：
　　 1．通過實驗RNA組學的方法，構(gòu)建了家蠶50-500nt ncRNA的cDNA文庫，共測序列3027個，得到新的ncRNA194個。通過保守序列和二級結(jié)構(gòu)特征分析，得到45個C/D box snoRNA，83個H/ACA box snoRNA，不具有明顯結(jié)構(gòu)特征的ncRNA58個，另外還得到C/D-H/ACA box雜合子snoR

5、NA2個及新SRP RNA1個。
　　 2．除snRNA、tRNA、SRP外，家蠶新發(fā)現(xiàn)的ncRNA在一級序列上和其他物種同源性都很低。但8個C/D box snoRNA和36個H/ACA box snoRNA與其他物種snoRNA具有相同的功能元件。因此，共有141個新發(fā)現(xiàn)的ncRNA為家蠶所特有。
　　 3．通過基因組定位發(fā)現(xiàn)，家蠶新發(fā)現(xiàn)的ncRNA的產(chǎn)生方式多樣。103個位于編碼基因的內(nèi)舍子區(qū)，80個位于基因間區(qū)，

6、4個與編碼基因的第一個或最后一個外顯予重合，4個從編碼基因內(nèi)含子的互補鏈上轉(zhuǎn)錄出來，另外3個由預測的轉(zhuǎn)座子區(qū)轉(zhuǎn)錄而來。
　　 4．家蠶ncRNA很少以基因簇的形式存在，除2個位于基因間區(qū)的基因簇外，其他ncRNA均單獨存在或相距較遠。內(nèi)含子起源的ncRNA都遵循一個內(nèi)含子編碼一個ncRNA的基因組織形式，這和果蠅不同。內(nèi)含子起源的snoRNA的宿主基因大部分都和核糖體加工及成熟相關(guān)，這和其他物種中的情況一致。
　　 5．

7、通過對ncRNA的靶基因預測發(fā)現(xiàn)，家蠶ncRNA的靶基因種類多樣。22個C/D和49個H/ACA box snoRNA可以指導rRNA和snRNA的27個2'O-核糖甲基化和72個假尿嘧啶化位點修飾，其中3個C/D box snoRNA指導3個tRNA的4個甲基化位點修飾。另外，兩個C/D-H/ACA box雜合子snoRNA指導18S和5.8S rRNA的3個假尿嘧啶化位點修飾；3個C/D box snoRNA指導3個mRNA的修飾。

8、
　　 6．利用表達芯片及Northern雜交的方法，得到了123個新的ncRNA在家蠶卵、幼蟲、蛹和成蟲中的表達譜。其中36個在家蠶不同蟲態(tài)的表達量存在顯著差異，且差異表達的ncRNA大部分在卵和成蟲中表達量較高。在這36個差異表達的ncRNA中，不能歸類的ncRNA占較大的比例。
　　 7．選取部分ncRNA對其在幼蟲五個齡期和蛹期不同發(fā)育天數(shù)的表達進行研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，Bm-86在五齡幼蟲中表達量顯著升高；Bm-51