本文主要研究内容
作者薄素玲（2019）在《线虫基因内含子与其相应成熟mRNA的关联特征分析》一文中研究指出：内含子序列是一类很特别的ncRNA转录本,它随着基因一起转录,转录共剪接形成成熟mRNA后,内含子就与mRNA脱离。按照对ncRNA生物功能的理解,剪切后的内含子肯定还承担了它们应有的生物功能。最新研究表明除内含子缺失/获得能影响到mRNA新陈代谢的很多阶段外,剪切后内含子能促进逆境下细胞生存。本文在前期工作的基础上,以秀丽隐杆线虫（C.elegans）基因组全部编码基因序列为研究对象,采用了改进后的Smith-Waterman局域比对方法,结合自由能加权局域比对方法和新对称相对熵局域进化关联方法分别表征内含子序列与mRNA序列之间相互作用关系,研究了相互作用片段的序列特征和在mRNA序列上及功能位点区域的偏好分布规律。以黑腹果蝇Ⅰ号染色体上的编码基因为样本,做了类似的分析。期望揭示内含子与mRNA之间的相互作用规律。主要研究结果如下:1.基于改进后的Smith-Waterman局域比对方法,获得内含子序列和相应成熟mRNA序列之间的最佳匹配片段（SW方法）,得到mRNA序列上相对匹配频率（RF）的分布。发现mRNA序列上匹配频率分布具有明显的偏好性,两端的UTR区域呈现出强的偏好区域,特别是3’UTR的强偏好极其显著。将内含子按照长度分类后,发现短内含子偏好作用在5’UTR区域和CDS区域,长内含子偏好作用在3’UTR区域。内含子更加偏好作用在外显子连接位点上游区域,短内含子的作用差异更加明显。最佳匹配片段的配对率主要集中在6080%范围内,最佳匹配片段的长度主要分布在2030bp范围内。这表明,内含子序列与其相应mRNA的相互作用是一类弱RNA-RNA相互作用。另外,还发现存在极少量的配对率为100%的最佳匹配片段,但这些片段的长度不超过14bp。说明内含子与mRNA序列协同进化过程中,有意避开了RNA干涉模式,采取了类似于miRNA的调节模式。从这一点可以印证内含子与mRNA之间存在的相互作用是客观存在的。另外,我们又探讨了其它基因的内含子序列与mRNA序列之间的局域比对,发现在mRNA序列上的5’UTR和3’UTR区域仍存在匹配偏好,但匹配强度明显低于基因内部内含子和相应mRNA的相互作用,说明mRNA序列与其它基因内含子的相互作用是存在的。2.采用结合自由能加权局域比对方法（BFE方法）获得剪切后内含子与其相应mRNA序列之间的最佳匹配片段和mRNA上及功能位点附近的相对匹配频率分布。研究表明,采用BFE方法得到mRNA序列上的相对匹配频率分布与SW方法得到的分布规律相似,但在5’UTR区域和3’UTR区域的相互作用强度比SW方法中的要弱些。在外显子连接区域,相对匹配频率分布与SW方法中的结果相似。长内含子和短内含子在mRNA序列上和在5个功能位点区域的作用形式与SW方法中的结果一致。最佳匹配片段的配对率和长度分布形状与SW方法中的结果基本一致,但不同的是最佳匹配片段的长度普遍变长。SW方法中的最可几长度是23bp,在BFE方法中最可几长度增加到36bp。最佳匹配片段G+C含量的分布范围仍然很广,但与SW方法相比,G+C含量普遍变高。SW方法中的最可几G+C含量是0.2,在BFE方法中最可几G+C含量增加到0.25。最佳匹配片段的碱基关联仍然很强,但略低于SW方法中的D2值。再次表明最佳匹配片段是一类特殊的序列片段,具有很高的结构组织性或具有很强的序结构。3.用新对称相对熵局域进化关联比对方法（NSRE方法）获得内含子与其相应mRNA序列之间的最佳进化关联片段和mRNA上及功能位点附近的相对进化关联频率分布。结果显示,相对进化关联频率在mRNA两端仍出现明显的偏好分布,但在5’端的相互作用强度要明显高于SW方法和BFE方法中5’端的相互作用强度,3’端的相互作用强度要低于其它两种方法的结果。另外,强的偏好分布区域与其它两种方法得到的偏好区域不同。在AUG区域,显著的强相互作用分布出现在SW方法和BFE方法中5’UTR区域相对匹配频率偏好区域的上游。在UAA区域,显著的强相互作用分布更加靠近UAA位点,也在UAA区域相对匹配频率偏好分布的前端。结果显示,碱基匹配是内含子与mRNA序列之间相互作用的一种形式,片段的进化关联应该是另外一种关联模式。在三类外显子连接区域上相对进化关联频率分布与SW方法和BFE方法在这些区域上的分布相近。但在连接点下游,三个外显子连接区域均出现了极小值分布。而在SW方法和BFE方法中,中间外显子连接区域连接点下游则没有明显的极小值分布。最佳进化关联片段的长度分布具有明显的特征,它的分布保守性相对特别强,大多数最佳进化关联片段的长度在16 bp左右,这一点与SW方法和BFE方法中的长度分布不一样。最佳进化关联片段的G+C含量分布与BFE方法中最佳匹配片段G+C含量分布相近,G+C含量明显高于SW方法中相应的结果。但是最佳进化关联片段的碱基关联强度（D2值）与其它类型的序列相近,没有显示出强关联特征。这些结果暗示这类相互作用模式（进化关联）以短片段为主,其序列的序结构没有特殊性。4.以黑腹果蝇Ⅰ号染色体蛋白质编码基因为分析样本,采用局域碱基匹配的方式来表征内含子序列与其相应mRNA序列之间的相互作用,得到所有最佳匹配片段和mRNA序列上相对匹配频率分布。结果显示,mRNA序列上相对匹配频率分布与线虫mRNA上的结果相似。但在5’UTR区域,相对匹配频率分布偏好明显高于线虫在5’UTR区域的偏好。在3’UTR区域,两者的偏好程度几乎一样,但果蝇的峰值分布距离UAA位点更远一些。最佳匹配片段的配对率和长度分布与线虫的结果基本相同。内含子上最佳匹配片段的G+C含量分布与线虫的结果类似,但果蝇最佳匹配片段的G+C含量普遍比线虫的要高,其最可几G+C含量比线虫的高了约0.1。线虫基因中5’UTR和CDS的G+C含量分布几乎相同,而果蝇基因中5’UTR的G+C含量分布明显低于CDS的G+C含量。我们认为正是这一差异,造成了在mRNA序列5’端果蝇的相对匹配频率偏好明显高于线虫的现象。总之,在线虫和果蝇编码基因上,内含子和成熟mRNA之间存在相互作用关系,在mRNA上相互作用的分布显示出基本一致的内在规律性。最佳匹配片段的序列特征显示出它们是一类特有的功能片段,与miRNA类似。基于SW方法和BFE方法得到的相互作用模式与基于NSRE方法得到的模式不同,显示出mRNA和内含子之间至少存在两种相互作用模式,它们应该同时发挥相应的生物功能。我们认为,内含子序列与mRNA序列之间存在的相互作用是生命演化过程中不同类型序列之间协作进化的结果,是一种发挥协作功能的积极适应性策略,反映了功能约束下的生物进化机制。
Abstract
nei han zi xu lie shi yi lei hen te bie de ncRNAzhuai lu ben ,ta sui zhao ji yin yi qi zhuai lu ,zhuai lu gong jian jie xing cheng cheng shou mRNAhou ,nei han zi jiu yu mRNAtuo li 。an zhao dui ncRNAsheng wu gong neng de li jie ,jian qie hou de nei han zi ken ding hai cheng dan le ta men ying you de sheng wu gong neng 。zui xin yan jiu biao ming chu nei han zi que shi /huo de neng ying xiang dao mRNAxin chen dai xie de hen duo jie duan wai ,jian qie hou nei han zi neng cu jin ni jing xia xi bao sheng cun 。ben wen zai qian ji gong zuo de ji chu shang ,yi xiu li yin gan xian chong （C.elegans）ji yin zu quan bu bian ma ji yin xu lie wei yan jiu dui xiang ,cai yong le gai jin hou de Smith-Watermanju yu bi dui fang fa ,jie ge zi you neng jia quan ju yu bi dui fang fa he xin dui chen xiang dui shang ju yu jin hua guan lian fang fa fen bie biao zheng nei han zi xu lie yu mRNAxu lie zhi jian xiang hu zuo yong guan ji ,yan jiu le xiang hu zuo yong pian duan de xu lie te zheng he zai mRNAxu lie shang ji gong neng wei dian ou yu de pian hao fen bu gui lv 。yi hei fu guo ying Ⅰhao ran se ti shang de bian ma ji yin wei yang ben ,zuo le lei shi de fen xi 。ji wang jie shi nei han zi yu mRNAzhi jian de xiang hu zuo yong gui lv 。zhu yao yan jiu jie guo ru xia :1.ji yu gai jin hou de Smith-Watermanju yu bi dui fang fa ,huo de nei han zi xu lie he xiang ying cheng shou mRNAxu lie zhi jian de zui jia pi pei pian duan （SWfang fa ）,de dao mRNAxu lie shang xiang dui pi pei pin lv （RF）de fen bu 。fa xian mRNAxu lie shang pi pei pin lv fen bu ju you ming xian de pian hao xing ,liang duan de UTRou yu cheng xian chu jiang de pian hao ou yu ,te bie shi 3’UTRde jiang pian hao ji ji xian zhe 。jiang nei han zi an zhao chang du fen lei hou ,fa xian duan nei han zi pian hao zuo yong zai 5’UTRou yu he CDSou yu ,chang nei han zi pian hao zuo yong zai 3’UTRou yu 。nei han zi geng jia pian hao zuo yong zai wai xian zi lian jie wei dian shang you ou yu ,duan nei han zi de zuo yong cha yi geng jia ming xian 。zui jia pi pei pian duan de pei dui lv zhu yao ji zhong zai 6080%fan wei nei ,zui jia pi pei pian duan de chang du zhu yao fen bu zai 2030bpfan wei nei 。zhe biao ming ,nei han zi xu lie yu ji xiang ying mRNAde xiang hu zuo yong shi yi lei ruo RNA-RNAxiang hu zuo yong 。ling wai ,hai fa xian cun zai ji shao liang de pei dui lv wei 100%de zui jia pi pei pian duan ,dan zhe xie pian duan de chang du bu chao guo 14bp。shui ming nei han zi yu mRNAxu lie xie tong jin hua guo cheng zhong ,you yi bi kai le RNAgan she mo shi ,cai qu le lei shi yu miRNAde diao jie mo shi 。cong zhe yi dian ke yi yin zheng nei han zi yu mRNAzhi jian cun zai de xiang hu zuo yong shi ke guan cun zai de 。ling wai ,wo men you tan tao le ji ta ji yin de nei han zi xu lie yu mRNAxu lie zhi jian de ju yu bi dui ,fa xian zai mRNAxu lie shang de 5’UTRhe 3’UTRou yu reng cun zai pi pei pian hao ,dan pi pei jiang du ming xian di yu ji yin nei bu nei han zi he xiang ying mRNAde xiang hu zuo yong ,shui ming mRNAxu lie yu ji ta ji yin nei han zi de xiang hu zuo yong shi cun zai de 。2.cai yong jie ge zi you neng jia quan ju yu bi dui fang fa （BFEfang fa ）huo de jian qie hou nei han zi yu ji xiang ying mRNAxu lie zhi jian de zui jia pi pei pian duan he mRNAshang ji gong neng wei dian fu jin de xiang dui pi pei pin lv fen bu 。yan jiu biao ming ,cai yong BFEfang fa de dao mRNAxu lie shang de xiang dui pi pei pin lv fen bu yu SWfang fa de dao de fen bu gui lv xiang shi ,dan zai 5’UTRou yu he 3’UTRou yu de xiang hu zuo yong jiang du bi SWfang fa zhong de yao ruo xie 。zai wai xian zi lian jie ou yu ,xiang dui pi pei pin lv fen bu yu SWfang fa zhong de jie guo xiang shi 。chang nei han zi he duan nei han zi zai mRNAxu lie shang he zai 5ge gong neng wei dian ou yu de zuo yong xing shi yu SWfang fa zhong de jie guo yi zhi 。zui jia pi pei pian duan de pei dui lv he chang du fen bu xing zhuang yu SWfang fa zhong de jie guo ji ben yi zhi ,dan bu tong de shi zui jia pi pei pian duan de chang du pu bian bian chang 。SWfang fa zhong de zui ke ji chang du shi 23bp,zai BFEfang fa zhong zui ke ji chang du zeng jia dao 36bp。zui jia pi pei pian duan G+Chan liang de fen bu fan wei reng ran hen an ,dan yu SWfang fa xiang bi ,G+Chan liang pu bian bian gao 。SWfang fa zhong de zui ke ji G+Chan liang shi 0.2,zai BFEfang fa zhong zui ke ji G+Chan liang zeng jia dao 0.25。zui jia pi pei pian duan de jian ji guan lian reng ran hen jiang ,dan lve di yu SWfang fa zhong de D2zhi 。zai ci biao ming zui jia pi pei pian duan shi yi lei te shu de xu lie pian duan ,ju you hen gao de jie gou zu zhi xing huo ju you hen jiang de xu jie gou 。3.yong xin dui chen xiang dui shang ju yu jin hua guan lian bi dui fang fa （NSREfang fa ）huo de nei han zi yu ji xiang ying mRNAxu lie zhi jian de zui jia jin hua guan lian pian duan he mRNAshang ji gong neng wei dian fu jin de xiang dui jin hua guan lian pin lv fen bu 。jie guo xian shi ,xiang dui jin hua guan lian pin lv zai mRNAliang duan reng chu xian ming xian de pian hao fen bu ,dan zai 5’duan de xiang hu zuo yong jiang du yao ming xian gao yu SWfang fa he BFEfang fa zhong 5’duan de xiang hu zuo yong jiang du ,3’duan de xiang hu zuo yong jiang du yao di yu ji ta liang chong fang fa de jie guo 。ling wai ,jiang de pian hao fen bu ou yu yu ji ta liang chong fang fa de dao de pian hao ou yu bu tong 。zai AUGou yu ,xian zhe de jiang xiang hu zuo yong fen bu chu xian zai SWfang fa he BFEfang fa zhong 5’UTRou yu xiang dui pi pei pin lv pian hao ou yu de shang you 。zai UAAou yu ,xian zhe de jiang xiang hu zuo yong fen bu geng jia kao jin UAAwei dian ,ye zai UAAou yu xiang dui pi pei pin lv pian hao fen bu de qian duan 。jie guo xian shi ,jian ji pi pei shi nei han zi yu mRNAxu lie zhi jian xiang hu zuo yong de yi chong xing shi ,pian duan de jin hua guan lian ying gai shi ling wai yi chong guan lian mo shi 。zai san lei wai xian zi lian jie ou yu shang xiang dui jin hua guan lian pin lv fen bu yu SWfang fa he BFEfang fa zai zhe xie ou yu shang de fen bu xiang jin 。dan zai lian jie dian xia you ,san ge wai xian zi lian jie ou yu jun chu xian le ji xiao zhi fen bu 。er zai SWfang fa he BFEfang fa zhong ,zhong jian wai xian zi lian jie ou yu lian jie dian xia you ze mei you ming xian de ji xiao zhi fen bu 。zui jia jin hua guan lian pian duan de chang du fen bu ju you ming xian de te zheng ,ta de fen bu bao shou xing xiang dui te bie jiang ,da duo shu zui jia jin hua guan lian pian duan de chang du zai 16 bpzuo you ,zhe yi dian yu SWfang fa he BFEfang fa zhong de chang du fen bu bu yi yang 。zui jia jin hua guan lian pian duan de G+Chan liang fen bu yu BFEfang fa zhong zui jia pi pei pian duan G+Chan liang fen bu xiang jin ,G+Chan liang ming xian gao yu SWfang fa zhong xiang ying de jie guo 。dan shi zui jia jin hua guan lian pian duan de jian ji guan lian jiang du （D2zhi ）yu ji ta lei xing de xu lie xiang jin ,mei you xian shi chu jiang guan lian te zheng 。zhe xie jie guo an shi zhe lei xiang hu zuo yong mo shi （jin hua guan lian ）yi duan pian duan wei zhu ,ji xu lie de xu jie gou mei you te shu xing 。4.yi hei fu guo ying Ⅰhao ran se ti dan bai zhi bian ma ji yin wei fen xi yang ben ,cai yong ju yu jian ji pi pei de fang shi lai biao zheng nei han zi xu lie yu ji xiang ying mRNAxu lie zhi jian de xiang hu zuo yong ,de dao suo you zui jia pi pei pian duan he mRNAxu lie shang xiang dui pi pei pin lv fen bu 。jie guo xian shi ,mRNAxu lie shang xiang dui pi pei pin lv fen bu yu xian chong mRNAshang de jie guo xiang shi 。dan zai 5’UTRou yu ,xiang dui pi pei pin lv fen bu pian hao ming xian gao yu xian chong zai 5’UTRou yu de pian hao 。zai 3’UTRou yu ,liang zhe de pian hao cheng du ji hu yi yang ,dan guo ying de feng zhi fen bu ju li UAAwei dian geng yuan yi xie 。zui jia pi pei pian duan de pei dui lv he chang du fen bu yu xian chong de jie guo ji ben xiang tong 。nei han zi shang zui jia pi pei pian duan de G+Chan liang fen bu yu xian chong de jie guo lei shi ,dan guo ying zui jia pi pei pian duan de G+Chan liang pu bian bi xian chong de yao gao ,ji zui ke ji G+Chan liang bi xian chong de gao le yao 0.1。xian chong ji yin zhong 5’UTRhe CDSde G+Chan liang fen bu ji hu xiang tong ,er guo ying ji yin zhong 5’UTRde G+Chan liang fen bu ming xian di yu CDSde G+Chan liang 。wo men ren wei zheng shi zhe yi cha yi ,zao cheng le zai mRNAxu lie 5’duan guo ying de xiang dui pi pei pin lv pian hao ming xian gao yu xian chong de xian xiang 。zong zhi ,zai xian chong he guo ying bian ma ji yin shang ,nei han zi he cheng shou mRNAzhi jian cun zai xiang hu zuo yong guan ji ,zai mRNAshang xiang hu zuo yong de fen bu xian shi chu ji ben yi zhi de nei zai gui lv xing 。zui jia pi pei pian duan de xu lie te zheng xian shi chu ta men shi yi lei te you de gong neng pian duan ,yu miRNAlei shi 。ji yu SWfang fa he BFEfang fa de dao de xiang hu zuo yong mo shi yu ji yu NSREfang fa de dao de mo shi bu tong ,xian shi chu mRNAhe nei han zi zhi jian zhi shao cun zai liang chong xiang hu zuo yong mo shi ,ta men ying gai tong shi fa hui xiang ying de sheng wu gong neng 。wo men ren wei ,nei han zi xu lie yu mRNAxu lie zhi jian cun zai de xiang hu zuo yong shi sheng ming yan hua guo cheng zhong bu tong lei xing xu lie zhi jian xie zuo jin hua de jie guo ,shi yi chong fa hui xie zuo gong neng de ji ji kuo ying xing ce lve ,fan ying le gong neng yao shu xia de sheng wu jin hua ji zhi 。
论文参考文献
论文详细介绍
论文作者分别是来自内蒙古大学的薄素玲，发表于刊物内蒙古大学2019-08-13论文，是一篇关于内含子论文,相互作用论文,局域碱基匹配论文,局域进化关联论文,内含子潜在的新功能论文,内蒙古大学2019-08-13论文的文章。本文可供学术参考使用，各位学者可以免费参考阅读下载，文章观点不代表本站观点，资料来自内蒙古大学2019-08-13论文网站，若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权，请联系我们删除。
标签：内含子论文; 相互作用论文; 局域碱基匹配论文; 局域进化关联论文; 内含子潜在的新功能论文; 内蒙古大学2019-08-13论文;