發(fā)布時(shí)間：2018-08-02 12:26

【摘要】：DNA甲基化屬于表觀遺傳學(xué)修飾,這類(lèi)修飾具有穩(wěn)定且可遺傳的特點(diǎn),可以在不改變DNA序列的前提下,調(diào)控基因的轉(zhuǎn)錄水平。反轉(zhuǎn)座基因是指,在反轉(zhuǎn)座酶的作用下,其父基因表達(dá)的m RNA經(jīng)過(guò)反轉(zhuǎn)錄形成c DNA后,插入到基因組中新的位置,從而形成一個(gè)新的基因。反轉(zhuǎn)座基因是生物發(fā)生演化的重要驅(qū)動(dòng)力之一。然而,目前還未有人深入研究過(guò)DNA甲基化對(duì)豬的反轉(zhuǎn)座基因的起源、演化及生存的作用。為此,我們通過(guò)分析豬中8個(gè)不同組織的簡(jiǎn)化代表性亞硫酸氫鹽測(cè)序(reduced representation bisulfite sequencing,RRBS)數(shù)據(jù)和與之相對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù),來(lái)研究反轉(zhuǎn)座基因的DNA甲基化修飾機(jī)制,主要研究結(jié)果如下:1.在豬中一共鑒定了964個(gè)反轉(zhuǎn)座拷貝,其中有560個(gè)反轉(zhuǎn)座拷貝對(duì)豬新基因的起源有著重大貢獻(xiàn)。2.通過(guò)GO富集和KEGG通路分析,發(fā)現(xiàn)新基因多與脂質(zhì)代謝和多糖的生物合成有關(guān)。因此我們推測(cè),反轉(zhuǎn)座新基因的產(chǎn)生有利于豬中蛋白質(zhì)和脂肪的積累。3.在不同的基因結(jié)構(gòu)區(qū)域中,父基因呈現(xiàn)了不一樣的DNA甲基化趨勢(shì),而反轉(zhuǎn)座基因均呈現(xiàn)出高甲基化趨勢(shì)。我們發(fā)現(xiàn),父基因在基因體(gene body)區(qū)呈現(xiàn)出低甲基化水平,這使得父基因轉(zhuǎn)錄的m RNA有更大的幾率被反轉(zhuǎn)錄,產(chǎn)生更多的反轉(zhuǎn)座拷貝,從而有利于反轉(zhuǎn)座拷貝的起源。而反轉(zhuǎn)座基因則一直呈現(xiàn)出高甲基化水平,可能是出于一種防衛(wèi)機(jī)制——防止反轉(zhuǎn)座基因因產(chǎn)生個(gè)別有害突變,在選擇壓力的作用下被過(guò)早地剔除掉。反轉(zhuǎn)座基因的高甲基化可以增加基因的突變率,從而更有利于其在短時(shí)間內(nèi)積累更多的突變,在自然選擇的作用下,個(gè)別有利的突變有助于它們的生存。4.父基因和反轉(zhuǎn)座基因在基因體區(qū)的DNA甲基化受到選擇壓力的影響。5.反轉(zhuǎn)座基因在啟動(dòng)子區(qū)域的DNA甲基化水平隨著演化時(shí)間發(fā)生改變,并且調(diào)控著反轉(zhuǎn)座基因的表達(dá)。綜上所述,研究結(jié)果一方面證明了反轉(zhuǎn)座事件有利于豬的新基因的形成,另一方面探討了DNA甲基化修飾在豬的反轉(zhuǎn)座基因的起源、演化和生存中起到的重要的調(diào)控作用。
[Abstract]:DNA methylation is an epigenetic modification, which has the characteristics of stability and heredity, and can regulate the transcription level of the gene without changing the DNA sequence. The reverse locus gene refers to the expression of m RNA of its parent gene after reverse transcription to form c DNA and insert into a new position in the genome to form a new gene under the action of reverse locus enzyme. Reverse locus gene is one of the important driving forces of biological evolution. However, no one has studied the role of DNA methylation in the origin, evolution and survival of porcine reverse locus gene. Therefore, we studied the DNA methylation mechanism of reverse locus gene by analyzing the simplified (reduced representation bisulfite sequencing data and the corresponding transcriptome data from 8 different tissues in pigs. The main results are as follows: 1. A total of 964 reverse locus copies have been identified in pigs, of which 560 have contributed significantly to the origin of new porcine genes. Through go enrichment and KEGG pathway analysis, it was found that the new gene was related to lipid metabolism and polysaccharide biosynthesis. Therefore, we speculate that the production of a new gene reverse locus is beneficial to the accumulation of protein and fat. 3. In different regions of gene structure, the parent gene showed a different trend of DNA methylation, while the reverse locus gene showed a tendency of hypermethylation. We found that the paternal gene showed a low methylation level in the (gene body) region of the gene, which made the m RNA transcribed by the parent gene more likely to be reversed, resulting in more copies of the reverse locus, which was beneficial to the origin of the reverse locus copy. However, the reverse locus gene has always shown high methylation level, which may be due to a defense mechanism, which is to prevent the reverse locus gene from being eliminated prematurely under the action of selection pressure because of individual deleterious mutations. The hypermethylation of the reverse locus gene can increase the mutation rate of the gene, which is more favorable to the accumulation of more mutations in a short period of time. Under the action of natural selection, individual favorable mutations contribute to their survival. The DNA methylation of the parent gene and the reverse locus gene in the gene body was affected by the selection pressure. The level of DNA methylation in the promoter region changes with the evolution time and regulates the expression of the reverse locus gene. In conclusion, on the one hand, the reverse locus event is beneficial to the formation of new genes in pigs, and on the other hand, it is discussed that DNA methylation plays an important role in the origin, evolution and survival of porcine reverse locus gene.
【學(xué)位授予單位】：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：S828

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本文編號(hào)：2159435