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非编码RNA指能转录但不编码蛋白质的RNA,包括miRNA、lncRNA、核酶、核糖开关等,其中很多是结构性非编码RNA。它们通常承担着生物体中重要的基因调节功能,且与生物体疾病发生与进展紧密相关。目前发现结构性非编码RNA的手段主要分为两大类:实验方法和生物信息学方法。利用实验方法发现ncRNA通常是针对已经了解比较清楚的ncRNA进行功能性的验证。随着诸多基因组的测序工作相继完成,相应各类数据库的建立和不断丰富完善,使得大规模发现和预测ncRNA的研究中成为可能和必要。随着生物信息学领域的快速发展,大量的生信工具被开发,这些工具应用于非编码RNA研究方向,学者们可以在短时间内发现更多的非编码RNA。本研究将结合使用生物信息学方法和生物化学方法,从三个方向展开工作,1,利用改进的生物信息学流水线(CM-line)发现藻类结构性ncRNA;2,用Infernal发现藻类核酶和核糖开关的变异体;3,探索基于核酶底物的特异性利用高通量测序发现新核酶的方法。利用改进的生物信息学流水线(CM-line)发现藻类结构性ncRNA,综合利用现有的生物信息学工具,根据序列相似度对藻类基因组的非编码区聚类,二级结构预测,发现了大量新型的结构性非编码RNA。按照二级结构特征进行评分,80分以上的motif有45540个,包括可能通过与上下游多肽分子结合,进而控制可变剪接过程的motif。用Infernal发现藻类核酶和核糖开关的变异体,利用非编码RNA的数据库Rfam所收录核酶、核糖开关的二级结构描述,发现了未经报道的藻类HDV变异体核酶,以及新藻类物种中的Hammerhead核酶,TPP核糖开关。设计实验验证了藻类基因组中HDV变异体核酶、Hammerhead核酶的自我剪切活性,证实了本方法的科学有效性。探索基于核酶底物的特异性利用高通量测序发现新核酶的方法,利用天然核酶在生物体内发生自我剪切会产生5’-OH末端的特点,经磷酸化处理后再环化,通过创新设计的实验方案实现核酶剪切产物的富集,使用高通量测序技术获取了枯草芽孢杆菌基因组内8条天然核酶剪切产物的候选序列,并设计实验验证了候选序列的自我剪切活性,发现了3条具备剪切能力的天然核酶候选序列。通过以上研究,我们建立了发现结构性非编码RNA的不同方法,并发现了一些新的结构性非编码RNA、变异体及在新的物种中发现已知的ncRNA,还探究了一些ncRNA的潜在生物调节功能,为非编码RNA的研究提供新的方法和经验。