【摘要】：多聚腺苷酸化(Polyadenylation,簡(jiǎn)稱poly(A))作為真核生物產(chǎn)生成熟信使RNA(messenger RNA,簡(jiǎn)稱mRNA)之前最后的加工步驟,具有選擇效應(yīng)。前體mRNA可選擇不同位點(diǎn)進(jìn)行3'末端的加工來(lái)控制轉(zhuǎn)錄本3'末端長(zhǎng)短,從而實(shí)現(xiàn)在不改變DNA序列的情況下,通過(guò)增加轉(zhuǎn)錄本的多樣性影響轉(zhuǎn)錄穩(wěn)定性和翻譯進(jìn)程。選擇性多聚腺苷酸化(Alternative Polyadenylation,簡(jiǎn)稱APA)在轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)控基因表達(dá),對(duì)植物的生長(zhǎng)發(fā)育和環(huán)境適應(yīng)性具有十分重要的作用。N6-甲基腺苷(m6A)是最常見的RNA化學(xué)修飾形式之一,在真核生物的mRNA中廣泛存在且在進(jìn)化上相當(dāng)保守,也逐漸被證明是一個(gè)基因表達(dá)的轉(zhuǎn)錄后調(diào)控因子,而它又恰巧地集中分布于終止密碼子至3'非編碼區(qū)附近、在poly(A)尾巴之前。本課題從探索mRNA的m6A修飾與轉(zhuǎn)錄本3'末端形成潛在聯(lián)系的角度出發(fā),利用一個(gè)擬南芥m6A修飾酶突變株系及多聚腺苷酸化標(biāo)簽測(cè)序手段(poly(A)-tag sequencing,簡(jiǎn)稱PAT-seq),研究mRNA的m6A甲基化缺失對(duì)植物選擇性多聚腺苷酸化動(dòng)態(tài)和基因表達(dá)調(diào)控的影響。通過(guò)對(duì)測(cè)序數(shù)據(jù)進(jìn)行生物信息學(xué)分析和基因功能注釋,揭示擬南芥mRNA的m6A修飾與多聚腺苷酸化之間的潛在關(guān)系。主要的研究結(jié)果如下:1)許多基因發(fā)生了APA事件,m6A甲基化缺失增加了擬南芥mRNA的poly(A)位點(diǎn)數(shù)量。表現(xiàn)為葉片的poly(A)位點(diǎn)從33,860個(gè)增加到36,387個(gè);花序尖的poly(A)位點(diǎn)從50,816個(gè)增加到52,337個(gè)。2)擬南芥mRNA的m6A甲基化缺失后,APA基因的比例上升。在葉片中,野生型共有18,227個(gè)基因表達(dá),其中APA基因有9,105個(gè),占50.0%;m6A缺失株系共有18,802個(gè)基因表達(dá),其中APA基因的數(shù)量增加到9,921,APA基因比例上升到52.8%。在花序尖中,野生型共有22,084個(gè)基因表達(dá),其中APA基因有13,763個(gè),占62.3%;m6A缺失株系共有21,944個(gè)基因表達(dá),APA基因的數(shù)量增加到14,000,APA基因比例上升到63.8%。3)M6A缺失影響擬南芥多聚腺苷酸化信號(hào)的識(shí)別。Poly(A)位點(diǎn)使用率的變化與poly(A)位點(diǎn)上下游信號(hào)選擇有關(guān),表達(dá)上調(diào)的PAC(Poly(A)clusters,簡(jiǎn)稱PAC)和表達(dá)下調(diào)的PAC的poly(A)位點(diǎn)上下游單核苷酸信號(hào)使用率有明顯差異;m6A缺失以后,表達(dá)上調(diào)PAC的poly(A)位點(diǎn)近上游對(duì)AAUAAA及其1 nt變異信號(hào)的使用頻率明顯下降,使用其它信號(hào)的比例上升。4)M6A影響轉(zhuǎn)錄本的長(zhǎng)度,增加擬南芥轉(zhuǎn)錄本的豐富度。采用計(jì)算poly(A)位點(diǎn)間權(quán)重距離變化的方法來(lái)考察轉(zhuǎn)錄本的長(zhǎng)度變化,分析結(jié)果表明,m6A修飾水平可調(diào)節(jié)近端和遠(yuǎn)端poly(A)位點(diǎn)的使用率;m6A缺失后,poly(A)位點(diǎn)間權(quán)重距離變短的基因多于權(quán)重距離變長(zhǎng)的基因,有提前進(jìn)行多聚腺苷酸化的趨勢(shì)。5)M6A缺失后,擬南芥葉片和花序尖的全基因表達(dá)模式都發(fā)生改變,許多基因的表達(dá)水平受到了調(diào)節(jié),以花序尖的變化最為明顯。葉片中共有261個(gè)表達(dá)上調(diào)的基因和155個(gè)表達(dá)下調(diào)的基因;花序尖中有757個(gè)表達(dá)上調(diào)的基因和978個(gè)表達(dá)下調(diào)的基因。6)APA在基因表達(dá)調(diào)控中扮演著重要的角色。葉片和花序尖分別有75.4%和76.1%的差異表達(dá)APA基因的表達(dá)水平差異是由PAC的表達(dá)水平差異所導(dǎo)致。說(shuō)明APA也是調(diào)控基因表達(dá)的重要手段之一。
【學(xué)位授予單位】：廈門大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：Q943.2
【圖文】：

第１章緒論外顯子的成熟ｍＲＮＡ亞型。Ｃ代表內(nèi)含子中的ＡＰＡ，該類型是通過(guò)識(shí)別同內(nèi)含子中的ｐ0ｌｙ（Ａ）信號(hào)，在隱含的內(nèi)含子中擴(kuò)增一個(gè)外顯子作為終子。Ｄ則為外顯子內(nèi)部ＡＰＡ，該類型是在同一外顯子的不同編碼區(qū)域進(jìn)腺苷化而產(chǎn)生的不同ｍＲＮＡ亞型。逡逑作為以核酸為基礎(chǔ)的分子機(jī)制之一，ＡＰＡ在轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)控基因表不改變核苷酸序列的情況下，通過(guò)在不同的位點(diǎn)進(jìn)行３＇末端的加工，端的長(zhǎng)短，進(jìn)而影響ｍＲＮＡ編碼蛋白質(zhì)的潛力，增加轉(zhuǎn)錄本的復(fù)雜度質(zhì)的豐富度［５］。逡逑Ｐｒｏｘｉｍａｌ邐Ｄｉｓｔａｌ逡逑

邐ｓｔｒｏｎｇ邐ｍｅｄｉｕｍ逡逑圖１－３植物和代表性藻類的多聚腺苷化信號(hào)＾逡逑Ｆｉｇ．邋１－３邋Ｐｏｌｙａｄｅｎｙｌａｔｉｏｎ邋ｓｉｇｎａｌｓ邋ｉｎ邋ｐｌａｎｔｓ邋ａｎｄ邋ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｖｅ邋ａｌｇａｅ１１０１逡逑注：ＣＤＳ邋（Ｃｏｄｉｎｇｓｅｑｕｅｎｃｅ）：蛋白質(zhì)編碼序列；ＦＵＥ邋（ｆａｒｕｐｓｔｒｅａｍｅｌｅｍｅｎｔ）：遠(yuǎn)上游元件；逡逑ＮＵＥ邋（ｎｅａｒ邋ｕｐｓｔｒｅａｍ邋ｅｌｅｍｅｎｔ）：近上游元件；ＣＥ邋（Ｃｌｅａｖａｇｅ邋Ｅｌｅｍｅｎｔ）：切割兀件。逡逑３逡逑

圖１－２選擇性多聚腺苷化機(jī)制Ｍ逡逑Ｆｉｇ．邋１－２邋Ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ邋ｏｆ邋ＲＢＰ－ｍｅｄｉａｔｅｄＡＰＡ邋ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ１９１逡逑ｙ（Ａ）位點(diǎn)的選擇是通過(guò)其上游附近的幾個(gè)順式作用元件來(lái)共同在植物中，多聚腺苷化信號(hào)識(shí)別機(jī)制的順式元件包括：ｐｄｙ（Ａ）Ａ）邋Ｓｉｇｎａｌ，簡(jiǎn)稱ＰＡＳ）、切割元件（Ｃｌｅａｖａｇｅ邋Ｅｌｅｍｅｎｔ，簡(jiǎn)稱ＣＥ）、（Ｆａｒ邋Ｕｐｓｔｒｅａｍ邋Ｅｌｅｍｅｎｔ，簡(jiǎn)稱ＦＵＥ）、近上游兀件（Ｎｅａｒ邋Ｕｐ邋ｓｔｔ，簡(jiǎn)稱ＮＵＥ）邋＿，見圖邋１－３。逡逑－

本文編號(hào)：2797083