剪接后的內(nèi)含子與相應(yīng)mRNA序列之間存在序列匹配關(guān)系,它們參與基因的表達和調(diào)控過程。為了揭示兩者之間的序列匹配特征,對線蟲核糖核蛋白基因的外顯子連接序列與相應(yīng)內(nèi)含子序列采用Smith-Waterman局域比方法得到它們的最佳匹配片段,分析了外顯子連接序列上的匹配頻率F值分布。發(fā)現(xiàn):1)連接點兩側(cè)匹配頻率分布有明顯的差異,顯示出了外顯子的邊界。2)第一內(nèi)含子和長內(nèi)含子在外顯子連接序列上的分布偏好與其他內(nèi)含子有明顯區(qū)別。3)對第一內(nèi)含子而言,高GC含量的最佳匹配片段在外顯子連接序列上表現(xiàn)出明顯的偏置,在外顯子上游EJC結(jié)合區(qū)域的匹配頻率出現(xiàn)極小值分布。結(jié)果表明:EJC和內(nèi)含子在與外顯子序列結(jié)合的過程中存在相互競爭和相互協(xié)作的關(guān)系,內(nèi)含子序列與編碼序列是協(xié)同進化的,通過相互作用完成應(yīng)有的功能。 

【文章來源】：內(nèi)蒙古大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2020,51(06)北大核心

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

匹配頻率F值在外顯子連接序列上的分布。橫坐標為外顯子連接序列在-50bp-50bp的位置,0點為外顯子與外顯子連接點,縱坐標為匹配頻率F值。

從物理意義上來講,真核基因中斷裂基因片段(外顯子與外顯子)結(jié)合處的信息特征是非常重要的。前期的研究發(fā)現(xiàn),長內(nèi)含子分別與整個編碼序列和外顯子序列的比對結(jié)果指出,長內(nèi)含子后部序列與外顯子-外顯子結(jié)合序列緊密相關(guān),而前部序列與外顯子內(nèi)部序列緊密相關(guān)。此結(jié)論還得出了長內(nèi)含子存在的一個理由,因為只有長內(nèi)含子才能夠?qū)?nèi)含子不同的功能置放在其不同的物理區(qū)域,以便各個功能能夠順利表達[33]。已知基因中不同長度的內(nèi)含子會對基因的表達產(chǎn)生影響[32]由于內(nèi)含子長度的差異,根據(jù)Halligan研究結(jié)論,以80bp為界將內(nèi)含子分為長內(nèi)含子和短內(nèi)含子兩類。以長、短兩類內(nèi)含子分別與相應(yīng)外顯子連接序列比對,發(fā)現(xiàn),它們共同的特征是在外顯子連接點兩側(cè),匹配頻率分布有明顯的差別,連接點上游出現(xiàn)F的峰值明顯高于其下游(見圖2A、2B)。長內(nèi)含子與外顯子連接序列的匹配頻率分布中在EJC區(qū)域的匹配頻率低,或EJC位置明顯(見圖2A),而短內(nèi)含子的分布中EJC的位置并不明顯(見圖2B)。這表明長內(nèi)含子與外顯子連接序列結(jié)合時有意避開EJC區(qū)域,短內(nèi)含子的這種作用趨勢較弱。另外,對于長第一內(nèi)含子的最佳匹配片段的匹配頻率在外顯子連接處上游約20bp處出現(xiàn)更加明顯的極小值,這正是實驗證實的EJC結(jié)合位置(見圖2C),然而短第一內(nèi)含子在EJC區(qū)域的頻率分布無太大變化(見圖2D)�？梢婇L、短兩類內(nèi)含子對EJC的結(jié)合是有差異的。我們認為,長內(nèi)含子和第一內(nèi)含子是與EJC位置協(xié)作的主體,短內(nèi)含子和其他內(nèi)含子是與EJC位置競爭的主體。2.3 內(nèi)含子中最佳匹配片段的G+C含量對EJC位置的影響

G+C含量是分析生物基因序列有效的參數(shù)。探討不同G+C含量的最佳匹配片段在外顯子序列上的分布情況,若最佳匹配片段的G+C含量大于0.5,稱為高GC片段,最佳匹配片段的G+C含量小于0.3,稱為低GC片段。分別得到這兩類最佳匹配片段在外顯子連接序列上的匹配頻率分布(見圖3A和3B),發(fā)現(xiàn)它們在外顯子連接處兩側(cè)F值都有差異,但對于高GC片段的F值在連接點上游出現(xiàn)極大值(F≈0.38)并且在EJC區(qū)域有明顯的極小值(F≈0.15)分布(見圖3A)。低GC片段的匹配頻率分布上有多個極小值,極大值和極小值間的差值較小(見圖3B)。由3.1節(jié)結(jié)果分析表明,第一內(nèi)含子具有潛在的重要功能。因此在局域比對分析中取出線蟲基因中第一內(nèi)含子的序列,將它們與相應(yīng)的第一外顯子和第二外顯子構(gòu)成的連接序列進行局域比對。然后再把得到的最佳匹配片段按G+C含量進行分組:第一內(nèi)含子低GC片段和第一內(nèi)含子高GC片段。分別給出它們在外顯子連接序列上F值分布。發(fā)現(xiàn),基于第一內(nèi)含子中高GC含量的最佳匹配片段得到的F值分布的極大值約為0.4,該值高于第一內(nèi)含子所對應(yīng)的F值分布的極大值(F≈0.33)(見圖1B),在外顯子連接序列上游25bp有極小值約為0.1(見圖3C)�；诘谝粌�(nèi)含子中低GC含量的最佳匹配片段得到的F值分布,在EJC區(qū)域也顯示出分布的極小值(見圖3D),但極大值F約為0.3,該值小于第一內(nèi)含子中高GC含量的最佳匹配片段得到的極大值F(見圖3C)。上述結(jié)果表明,內(nèi)含子與相應(yīng)外顯子連接序列的相互作用對外顯子的邊界是敏感的。第一內(nèi)含子中高GC含量匹配片段在EJC區(qū)域出現(xiàn)更加明顯的極小值,而低GC片段在多個區(qū)域顯示出這一特征。3 討論

【參考文獻】：
期刊論文
[1]果蠅成熟mRNA序列與其相應(yīng)內(nèi)含子序列的匹配特征分析[J]. 薄素玲,李宏,張強,楊振華,包通嘎拉,應(yīng)智強,趙小慶.  內(nèi)蒙古大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2018(06)
[2]基因外顯子連接序列與相應(yīng)內(nèi)含子序列的相互作用[J]. 張強,李宏,趙小慶,許士華.  生物信息學(xué). 2013(03)
[3]線蟲核糖核蛋白基因內(nèi)含子與相應(yīng)編碼序列的相互作用[J]. 趙小慶,李宏,包通拉嘎.  生物化學(xué)與生物物理進展. 2010(09)



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