本文關(guān)鍵詞： 進化 microRNA 靶基因 進化速率 比較基因組學 模式生物　出處：《華南理工大學》2016年博士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：miRNA是一類長約22個堿基的內(nèi)源性小分子非編碼RNA。miRNA能介導基因沉默、基因表達量下調(diào)甚至激活基因表達。miRNA被發(fā)現(xiàn)于相當廣泛的物種當中,參與物種細胞分化、增殖、發(fā)育、細胞凋亡、腫瘤發(fā)生、代謝、免疫等等幾乎所用的生命過程。miRNA在物種中功能除了直接調(diào)節(jié)靶基因的表達水平,還能作為對外界刺激的緩沖劑,實現(xiàn)靶基因的表達的穩(wěn)定性,甚至可以增加一些物種的多樣性。miRNA在物種間既有保守的,也有特異的。隨著實驗的進展,越來越多的物種特異miRNA被發(fā)現(xiàn)�，F(xiàn)在人們普遍認為miRNA與物種進化密切相關(guān),miRNA自身的進化是物種進化的主要動力之一。為了從大進化的尺度考察miRNA的進化,作者利用跨度較大的6個模式生物來進行研究,包括線蟲、果蠅、斑馬魚、大鼠、小鼠和人類。作者選取多個miRNA與基因組相關(guān)的數(shù)據(jù)庫,包括miRbase、NCBI、UCSC、EMBI、Pfam、GO、mirTarbase、miRecords、microRNA.org、KEGG、Tarbase、dbSNP、SRA等等。作者下載了相關(guān)的數(shù)據(jù),并構(gòu)建了自己的數(shù)據(jù)庫,分析miRNA在6個物種間的差異:miRNA數(shù)量的差異,以物種總基因數(shù)為參考的相對miRNA數(shù)量的差異;物種間miRNA家族的差異;miRNA所調(diào)節(jié)的基因表達的蛋白家族在6個物種間的差異;miRNA靶基因表現(xiàn)的分子功能在6物種間的差異,也就是miRNA調(diào)節(jié)的分子功能的差異;miRNA靶基因參與的生物過程在6物種間的差異,即miRNA調(diào)節(jié)的生物過程;miRNA調(diào)節(jié)的轉(zhuǎn)錄因子在6物種間的差異;miRNA靶基因參與的信號途徑在6物種間的差異,即miRNA參與調(diào)節(jié)的信號途徑;miRNA靶基因在6個物種中的何種組織中表達,并考察是否具有偏好。隨后,為了繼續(xù)挖掘miRNA進化的信息,作者計算了6個物種所有miRNA的進化速率,找到物種間miRNA進化速率的差異。作者接著考察了SNP與miRNA進化速率的關(guān)系;利用miRNA位置與基因位置關(guān)系,考察miRNA是基因內(nèi)寄生或者是成簇存在,這些寄生或成簇的miRNA的進化速率與其存在方式的關(guān)系;計算所有miRNA的最小自由能,考察最小自由能與進化速率之間的關(guān)系;計算miRNA的表達量,考察6個物種中miRNA進化速率與表達量的關(guān)系;計算miRNA表達的特異性,考察6個物種中miRNA進化速率與表達特異性的關(guān)系;比較6個物種中不同速率的miRNA參與的分子功能和生物途徑。最后,再選取非洲爪蟾和原雞做數(shù)據(jù)驗證。作者發(fā)現(xiàn),miRNA的擴增速度在高等動物中速度更快。新出生的miRNA家族在數(shù)量上遠高于被遺棄的miRNA家族,這與物種復雜度和組織特異性密切相關(guān)。在高等動物中的miRNA更偏向于調(diào)節(jié)信號途徑中的節(jié)點基因,而低等動物中miRNA更偏向于調(diào)節(jié)胚胎發(fā)育、繁殖和生長相關(guān)的基因。與此同時在不同的物種中,miRNA對調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄因子、信號途徑和組織相關(guān)的靶基因,展現(xiàn)出了不同的偏好。通過對進化速率的相關(guān)研究,作者發(fā)現(xiàn),進化速率并不是簡單的與物種復雜度有線性相關(guān)關(guān)系。慢速進化的人類miRNA中相對其他物種具有較高的單核苷酸多態(tài)性密度,而人類中快速進化的miRNA相對較低的單核苷酸多態(tài)性密度。作者還發(fā)現(xiàn)對于成簇存在或者寄生內(nèi)含子中的miRNA與進化速率有相關(guān)關(guān)系,但是這種關(guān)系在斑馬魚上不成立,這可能與斑馬魚所處的特殊進化位置相關(guān),這個物種正經(jīng)歷大量的基因復制。miRNA前體發(fā)夾結(jié)構(gòu)的最小自由能并沒有如預期的與進化速率有相關(guān)關(guān)系。對miRNA表達量及組織特異性的研究表明較高等的動物中新出生的miRNA更快速的融入基因調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)并實現(xiàn)穩(wěn)固的功能,因此miRNA推動物種進化的作用在較高等的物種中更為明顯。這些結(jié)論在非洲爪蟾和原雞上得到了驗證。
[Abstract]:miRNA is a kind of endogenous small molecule non - coding RNA of about 22 bases . miRNA can mediate gene silencing , down - regulation of gene expression and even activation of gene expression . The miRNA is found in a relatively wide variety of species , and it can be used as a buffer to stimulate the differentiation , proliferation , development , apoptosis , oncogenesis , metabolism , immunity and so on . In order to continue the study of miRNA evolution , the authors have found that miRNA is not simple to be correlated with the evolution rate of miRNA . At the same time , in order to continue to explore the relationship between miRNA ' s evolution rate and the evolution rate of miRNA , it is found that the miRNA ' s miRNA is not simple to be correlated with the evolution rate of miRNA . At the same time , the miRNA ' s minimum free energy in the higher animals is more favourable to regulating the development , reproduction and growth of miRNA .

【學位授予單位】：華南理工大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：Q78

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 ;Small but influential:the role of microRNAs on gene regulatory network and 3′UTR evolution[J];遺傳學報;2009年01期

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本文編號：1526937