小鼠精子發(fā)生過程中存在大量環(huán)狀RNA（circRNA,circular RNA）,其來源和功能尚不清楚。利用生物信息學(xué)手段分析小鼠精子發(fā)生過程中5個(gè)時(shí)期（精原干細(xì)胞,原始精原細(xì)胞、前細(xì)線期精母細(xì)胞,粗線期精母細(xì)胞及圓形精子細(xì)胞）的circRNA,共發(fā)現(xiàn)3萬余個(gè)circRNA。對circRNA兩側(cè)內(nèi)含子中的重復(fù)序列分析發(fā)現(xiàn):circRNA兩側(cè)內(nèi)含子中顯著富集反向互補(bǔ)重復(fù)序列。這些重復(fù)序列不僅包括已報(bào)道的SINE/Alu序列,還包括SINE/B2、SINE/B4、LINE/L1,LTR/ERVL-MaLR和LTR/ERVK,暗示多種類別的反向互補(bǔ)序列有可能參與了精子發(fā)生過程中的circRNA形成。采用sailfish-cir和maSigPro對獲得的circRNA進(jìn)一步定量和差異表達(dá)分析,發(fā)現(xiàn)5個(gè)不同時(shí)期的精子細(xì)胞中共存在409個(gè)差異表達(dá)circRNA,它們所在基因能夠富集在與精子發(fā)生密切相關(guān)的功能類群上。對差異表達(dá)的circRNA進(jìn)行miRNA結(jié)合預(yù)測,共發(fā)現(xiàn)有137個(gè)circRNA-miRNA結(jié)合位點(diǎn)。精子發(fā)生相關(guān)基因來源的circRNA序列中有93%含有與翻譯有關(guān)的m⁶

【文章來源】：生物信息學(xué). 2020,18(01)

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【部分圖文】：

小鼠精子發(fā)生各時(shí)期細(xì)胞中circRNA的數(shù)目、類型及環(huán)形線性比

小鼠精子發(fā)生不同時(shí)期circRNA的差異表達(dá)及所在基因功能富集分析

已有研究表明,在人細(xì)胞中側(cè)翼內(nèi)含子中反向重復(fù)序列的配對可促進(jìn)外顯子來源的circRNA的生成,外顯子型circRNA的兩個(gè)側(cè)翼內(nèi)含子中Alu重復(fù)序列的反向配對(Inverted repeated across,即IRacross)數(shù)目與同一內(nèi)含子內(nèi)部的Alu序列的配對(Inverted repeated within,即IRwithin)數(shù)目之間的競爭是circRNA形成的重要因素(見圖3),IRacross配對數(shù)目越大,越能促進(jìn)circRNA的生成[3]。小鼠中除了SINE/Alu序列,還有SINE序列(SINE/B2和SINE/B4)、LINE/L1、ERVL-MaLR和ERVK等內(nèi)源逆轉(zhuǎn)錄病毒來源的重復(fù)序列。那么小鼠精子發(fā)生過程中這些不同類型的重復(fù)序列間的互補(bǔ)配對是否也對circRNA的形成有貢獻(xiàn)呢?為了回答這個(gè)問題,對小鼠精子發(fā)生中外顯子來源的circRNA的側(cè)翼內(nèi)含子進(jìn)行了系統(tǒng)分析。首先將circRNA側(cè)翼內(nèi)含子的長度和隨機(jī)抽取的內(nèi)含子進(jìn)行了比較,結(jié)果發(fā)現(xiàn),小鼠精子發(fā)生相關(guān)細(xì)胞中所存在的circRNA的側(cè)翼內(nèi)含子的長度明顯比隨機(jī)抽取的內(nèi)含子更長(見圖4a)(Wilcoxon Signed Rank Test,P<0.001)。接著評估外顯子來源的circRNA兩個(gè)側(cè)翼的內(nèi)含子之間所形成的反向互補(bǔ)配對的數(shù)目,結(jié)果顯示,小鼠精子發(fā)生過程中circRNA側(cè)翼內(nèi)含子中各種類型的IRacross數(shù)目均顯著多于隨機(jī)獲取的內(nèi)含子中的IRacross數(shù)目(見圖4b),提示小鼠精子細(xì)胞中多種重復(fù)序列對circRNA的形成均有潛在貢獻(xiàn)。比較了circRNA的側(cè)翼內(nèi)含子和隨機(jī)抽取的內(nèi)含子中IRacross-IRwithin差值,發(fā)現(xiàn)成環(huán)的外顯子中該值也顯著大于對照(見圖4c),進(jìn)一步提示側(cè)翼內(nèi)含子中反向重復(fù)序列的配對可能是小鼠精子發(fā)生過程中細(xì)胞內(nèi)circRNA生成的重要促進(jìn)因素。


本文編號：3611011