本文關(guān)鍵詞： 進(jìn)化 microRNA 靶基因 進(jìn)化速率 比較基因組學(xué) 模式生物　出處：《華南理工大學(xué)》2016年博士論文　論文類(lèi)型：學(xué)位論文

【摘要】：miRNA是一類(lèi)長(zhǎng)約22個(gè)堿基的內(nèi)源性小分子非編碼RNA。miRNA能介導(dǎo)基因沉默、基因表達(dá)量下調(diào)甚至激活基因表達(dá)。miRNA被發(fā)現(xiàn)于相當(dāng)廣泛的物種當(dāng)中,參與物種細(xì)胞分化、增殖、發(fā)育、細(xì)胞凋亡、腫瘤發(fā)生、代謝、免疫等等幾乎所用的生命過(guò)程。miRNA在物種中功能除了直接調(diào)節(jié)靶基因的表達(dá)水平,還能作為對(duì)外界刺激的緩沖劑,實(shí)現(xiàn)靶基因的表達(dá)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(shí)驗(yàn)的進(jìn)展,越來(lái)越多的物種特異miRNA被發(fā)現(xiàn)�，F(xiàn)在人們普遍認(rèn)為miRNA與物種進(jìn)化密切相關(guān),miRNA自身的進(jìn)化是物種進(jìn)化的主要?jiǎng)恿χ弧榱藦拇筮M(jìn)化的尺度考察miRNA的進(jìn)化,作者利用跨度較大的6個(gè)模式生物來(lái)進(jìn)行研究,包括線(xiàn)蟲(chóng)、果蠅、斑馬魚(yú)、大鼠、小鼠和人類(lèi)。作者選取多個(gè)miRNA與基因組相關(guān)的數(shù)據(jù)庫(kù),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(kù),分析miRNA在6個(gè)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(duì)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(dá)的蛋白家族在6個(gè)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(guò)程在6物種間的差異,即miRNA調(diào)節(jié)的生物過(guò)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(hào)途徑在6物種間的差異,即miRNA參與調(diào)節(jié)的信號(hào)途徑;miRNA靶基因在6個(gè)物種中的何種組織中表達(dá),并考察是否具有偏好。隨后,為了繼續(xù)挖掘miRNA進(jìn)化的信息,作者計(jì)算了6個(gè)物種所有miRNA的進(jìn)化速率,找到物種間miRNA進(jìn)化速率的差異。作者接著考察了SNP與miRNA進(jìn)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(jìn)化速率與其存在方式的關(guān)系;計(jì)算所有miRNA的最小自由能,考察最小自由能與進(jìn)化速率之間的關(guān)系;計(jì)算miRNA的表達(dá)量,考察6個(gè)物種中miRNA進(jìn)化速率與表達(dá)量的關(guān)系;計(jì)算miRNA表達(dá)的特異性,考察6個(gè)物種中miRNA進(jìn)化速率與表達(dá)特異性的關(guān)系;比較6個(gè)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(yàn)證。作者發(fā)現(xiàn),miRNA的擴(kuò)增速度在高等動(dòng)物中速度更快。新出生的miRNA家族在數(shù)量上遠(yuǎn)高于被遺棄的miRNA家族,這與物種復(fù)雜度和組織特異性密切相關(guān)。在高等動(dòng)物中的miRNA更偏向于調(diào)節(jié)信號(hào)途徑中的節(jié)點(diǎn)基因,而低等動(dòng)物中miRNA更偏向于調(diào)節(jié)胚胎發(fā)育、繁殖和生長(zhǎng)相關(guān)的基因。與此同時(shí)在不同的物種中,miRNA對(duì)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄因子、信號(hào)途徑和組織相關(guān)的靶基因,展現(xiàn)出了不同的偏好。通過(guò)對(duì)進(jìn)化速率的相關(guān)研究,作者發(fā)現(xiàn),進(jìn)化速率并不是簡(jiǎn)單的與物種復(fù)雜度有線(xiàn)性相關(guān)關(guān)系。慢速進(jìn)化的人類(lèi)miRNA中相對(duì)其他物種具有較高的單核苷酸多態(tài)性密度,而人類(lèi)中快速進(jìn)化的miRNA相對(duì)較低的單核苷酸多態(tài)性密度。作者還發(fā)現(xiàn)對(duì)于成簇存在或者寄生內(nèi)含子中的miRNA與進(jìn)化速率有相關(guān)關(guān)系,但是這種關(guān)系在斑馬魚(yú)上不成立,這可能與斑馬魚(yú)所處的特殊進(jìn)化位置相關(guān),這個(gè)物種正經(jīng)歷大量的基因復(fù)制。miRNA前體發(fā)夾結(jié)構(gòu)的最小自由能并沒(méi)有如預(yù)期的與進(jìn)化速率有相關(guān)關(guān)系。對(duì)miRNA表達(dá)量及組織特異性的研究表明較高等的動(dòng)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(shí)現(xiàn)穩(wěn)固的功能,因此miRNA推動(dòng)物種進(jìn)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(yàn)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(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：Q78

【參考文獻(xiàn)】

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(xué)報(bào);2009年01期

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本文編號(hào)：1526937