非编码RNA的鉴定及功能研究

非编码RNA研究是近年来生命科学的热点,主要包括:(1)全基因组非编码RNA鉴定;(2)功能性非编码RNA筛选;(3)非编码RNA功能模式研究;(4)非编码RNA演化机制探索。<br> 本博士学位论文系统分析了黑腹果蝇(Drosophila melanogaster)发育相关非编码RNA转录谱。随机选取黑腹果蝇胚胎期(6-8小时,20-22小时)、幼虫期和成虫期四个主要发育阶段基因组中10％基因间区,进行了RT-PCR检测。结果表明,72.7%的基因间区具有时空特异转录信号,其中44.8%的基因间区只在胚胎期转录,与先期覆瓦式芯片检测结果基本一致。实验证实,先期研究中覆瓦式芯片探针过于密集,单个探针噪音偏大,所用信号检出算法不易检测到短的阳性片段。<br> 基于上述全基因组转录谱分析结果,进行了功能性非编码RNA鉴定。利用RNAz预测了黑腹果蝇保守KNA结构,找出其插入突变体。对预测结果中一个具有致死表型的非编码RNA let-NC1进行了实验验证。Let-NC1位于染色体正链,长度约130个核苷酸,在主要发育阶段都有表达信号,其纯合插入突变体多为胚胎期致死,仅不足5%突变体胚胎能发育至幼虫。系统发育分析表明,let-NC1起源于水果果蝇(Sophophora)亚属,在黑腹果蝇亚群中有快速演化现象。这一结果说明新产生的非编码RNA可能在短时间内获得重要功能,支持发育演化领域"每个物种都可能具有独立发育模式"的最新观点。<br> 基于上述策略,利用RNAz程序预测了鱼腥藻7120(Anabaena sp.PCC7120)保守RNA结构,其中14个位于基因间区,在至少6种不同蓝细菌(cyanobacteria)中存在。RT-PCR实验检测到其中5个非编码RNA具有转录信号,其中一个Yfr1在多种蓝细菌中保守存在。实验表明,Yfr1持续高表达会导致鱼腥藻7120在减氮培养条件下不能分化异型胞。利用深度测序技术,检测了鱼腥藻7120、念珠藻73102(Nostocpunctiforme ATCC73102)和集胞藻6803(Synechocystis sp.PCC6803)基因组中长度小于200 bp的RNA。结果表明,蓝细菌中也存在全基因组转录现象。进一步实验表明,启动子转录双向性和随机起始的本底转录,可能是全基因组转录的分子机制。保守性分析表明,多数基因间区非编码RNA具有功能,而占主导地位的反义RNA可能为蓝细菌非编码RNA的主要调控模式。<br> 本博士论文期间的其它相关研究包括:(1)非编码。RNA与性染色体演化;(2)从线虫突变体库中筛选到一个多能性miRNA;(3)系统鉴定了参与线虫滞育过程的非编码RNA;(4)鉴定了鱼腥藻7120中异形胞分化关键蛋白hetR的反义RNA。