【摘要】：可變剪接(Alternative splicing)能將一條Pre-mRNA剪接加工后產(chǎn)生不同的成熟mRNA,翻譯產(chǎn)生不同的蛋白質,增加了蛋白質的多樣性�；コ饧艚邮强勺兗艚拥囊环N重要的方式,最典型的互斥可變剪接的例子是黑腹果蠅唐氏綜合癥細胞黏附因子(Dscam),果蠅的Dscam基因能夠通過互斥剪接產(chǎn)生38,016種不同的異構體,但是由于該基因十分復雜,深入研究十分困難。目前對互斥剪接機制的研究尚不清楚。果蠅多效耐藥性蛋白(multidrug-resistance protein,MRP)中也存在互斥剪接的現(xiàn)象,MRP基因能夠通過互斥剪接產(chǎn)生16種不同的異構體,目前沒有相關文獻對MRP基因的互斥剪接機制的報道,因此對MRP基因及其它相關基因的剪接機制的研究有助于進一步對剪接機理的理解。首先,通過生物信息學的分析果蠅MRP基因的外顯子8簇中存在兩種情況,一種為7個可變外顯子的情況,另一種為8個可變外顯子的情況。在7個可變外顯子的外顯子8簇中發(fā)現(xiàn)一對RNA二級結構,在8個可變外顯子的外顯子8簇中發(fā)現(xiàn)兩對RNA二級結構,實驗驗證結果表明：MRP基因7個可變外顯子的外顯子8簇中預測的RNA二級結構在互斥剪接中起調(diào)控作用,進一步實驗還表明在8個可變外顯子的外顯子8簇中雙向RNA二級結構能夠調(diào)控互斥剪接。其次,本研究利用生物信息學手段比對分析了其它基因RNA二級結構調(diào)控互斥剪接現(xiàn)象。分析結果顯示了3個基因存在RNA二級結構,這3個基因分別是Nc73EF基因、Srp基因和Ebl基因。其中Srp基因中發(fā)現(xiàn)了雙向RNA二級結構,為進一步揭示互斥剪接機制提供了基礎。對一部分節(jié)肢動物的代表性物種Dscam基因的外顯子4簇、外顯子6簇、外顯子9簇進行了系統(tǒng)進化分析。分析結果顯示：鱗翅目、膜翅目、鞘翅目Dscam基因及甲殼綱的外顯子4簇、外顯子6簇、外顯子9簇均存在RNA二級結構,其中外顯子6簇保守性最好,錨定序列在所有分析物種是高度保守,外顯子4簇和外顯子6簇具有物種序列特異性,但RNA二級結構均具有進化保守性,這些分析結果表明RNA二級結構介導互斥剪接的保守性。最后,為了進一步開展對RNA可變剪接在蛋白質水平上的研究,對模式生物果蠅的RNA剪接相關蛋白互作用網(wǎng)絡進行了進化分析,并且對隆頭蛛CStegodyphus mimosarum)剪接相關蛋白互作網(wǎng)絡進行了系統(tǒng)的預測,分析結果顯示：果蠅與人類和擬南芥的部分剪接相關蛋白互作網(wǎng)絡存在進化保守性,并且在S. mimosarum中預測了19個剪接相關蛋白,構建了剪接相關蛋白互作網(wǎng)絡。這些信息為進一步研究可變剪接相關蛋白提供了線索。
[Abstract]:Variable splicing (Alternative splicing) can produce different proteins after processing a single Pre-mRNA splicing and produce different proteins, which increases the diversity of proteins. Mutex splicing is an important way of variable splicing. The most typical example of mutex alternative splicing is the fact that the Dscam gene of (Dscam), the cell adhesion factor of Drosophila melanogaster Down syndrome, can produce 38016 different isomers through mutex splicing. However, due to the complexity of the gene, it is very difficult to further study. At present, the research of mutex splicing mechanism is not clear. The phenomenon of mutex splicing also exists in Drosophila multidrug resistance protein (multidrug-resistance protein,MRP). MRP gene can produce 16 different isomers through mutex splicing. There are no reports on the mechanism of MRP gene mutex splicing. Therefore, the study of splicing mechanism of MRP gene and other related genes is helpful to further understand the splicing mechanism. Firstly, there are two cases in the exon 8 cluster of Drosophila MRP gene by bioinformatics, one is for 7 variable exons and the other is for 8 variable exons. A pair of RNA secondary structures were found in exon 8 clusters of 7 variable exons, and two pairs of RNA secondary structures were found in exon 8 clusters with 8 variable exons. The experimental results show that the predicted secondary structure of RNA in exon 8 of 7 variable exons of MRP gene plays a regulatory role in mutex splicing. Further experiments show that the bidirectional RNA secondary structure can regulate the mutex splicing in the exon 8 clusters of 8 variable exons. Secondly, bioinformatics was used to compare and analyze the mutex splicing of other genes regulated by RNA secondary structure. The results showed that three genes had RNA secondary structure, and the three genes were Nc73EF gene, Srp gene and Ebl gene. The secondary structure of bidirectional RNA was found in Srp gene, which provides a basis for further revealing the mechanism of mutex splicing. The phylogenetic analysis of exon 4, exon 6 and exon 9 of Dscam gene was carried out. The results showed that Lepidoptera, Hymenoptera, Coleoptera Dscam gene and crustacean exon 4 cluster, exon 6 cluster, exon 9 cluster all had secondary structure of RNA, and exon 6 cluster was the most conserved. The anchoring sequence was highly conserved in all species, exon 4 and exon 6 were species specific, but the secondary structure of RNA was evolutionarily conserved. These results indicated that the secondary structure of RNA mediated the conservation of mutually exclusive splicing. Finally, in order to further study the protein level of variable splicing of RNA, the evolutionary analysis of the RNA splicing associated protein interaction network of Drosophila melanogaster was carried out. A systematic prediction of the interaction network of CStegodyphus mimosarum) splicing associated proteins was carried out. The results showed that the interaction networks between Drosophila and human beings and Arabidopsis thaliana were evolutionarily conserved, and the results showed that the interaction networks between Drosophila and human beings and Arabidopsis thaliana were evolutionarily conserved. Nineteen splicing associated proteins were predicted in S. mimosarum, and a splicing associated protein interaction network was constructed. This information provides clues for further study of variable splicing associated proteins.
【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：Q78

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本文編號：2310395