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生物是在自然选择下不断进化的。在越高等的生物体内,基因的表达调控机制越复杂、越精确。Hox基因属于同源异型盒家族,在脊椎动物和非脊椎动物中都高度保守,专门调控生物形体发育相关基因。Hox基因表达调控具有时空共线性原则,在不同的组织、不同的发育分化阶段,不同的Hox基因或Hox基因之间具有多样的表达调节模式,其表达调控十分复杂。在人与小鼠的研究中发现,存在于Hox基因簇上的非编码RNA对Hox的表达调控具有重要作用。非编码RNA是指不能够编码蛋白质的RNA转录本。在Hox基因的表达调控过程中,非编码RNA可以通过顺式作用和反式作用参与调控,使Hox基因调控更精确。随着高通量测序技术的发展,人们发现,在真核细胞体内存在着另一种特殊的非编码RNA——circRNAs(circular RNAs,环状RNA)。circRNA广泛存在于真核生物体内,不易被核酸外切酶RNase R降解,具有重要的生物学功能。家蚕全组织、全时期的全长转录组数据表明,在家蚕体内也存在着许多circRNA。这些circRNA的产生方式、功能和作用机制等都尚未被研究报道。为了阐释家蚕Hox基因是否也受circRNA调控,我们分析了Hox基因簇中非编码RNA,并鉴定到两个circRNA。为探究这两个circRNA的生物学功能和调控机制,我们对这两个circRNA进行了定量、定位、干涉和过表达等实验,已获得的主要研究结果有:(1)家蚕Hox基因簇中非编码RNA的鉴定和保守性分析基于家蚕全组织、全时期的全长转录组数据,我们分析家蚕Hox基因簇中的非编码RNA的种类、数量和位置等,并将其与果蝇进行对比分析,发现在Hox基因簇中lncRNA数量最多,microRNA数量少、高度保守。此外,在家蚕Hox基因簇中还发现2个circRNA,在人、小鼠和果蝇的Hox基因簇中都未曾见报道。(2)家蚕BmcircAntp和BmcircUbx的克隆鉴定通过序列比对分析,发现家蚕Hox基因簇中的2个circRNA序列分别与BmAntp第2外显子序列和BmUbx第2外显子序列一致;通过线性RNA消化和T克隆测序验证,证明了这2个circRNA确实存在,我们将这2个circRNA分别命名为BmcircAntp、BmcircUbx。(3)家蚕BmcircAntp和BmcircUbx的表达模式及功能分析我们提取家蚕大造全时期和组织RNA,通过RT-PCR实验检测BmcircAntp和BmcircUbx的时空表达模式。RT-PCR结果表明,BmcircAntp在家蚕体内表达量高,在胚胎发育144 h时有表达高峰,在5龄3天大造的表皮、脂肪、肌肉和丝腺中也存在高表达,与BmAntp具有表达相关性;BmcircUbx在家蚕体内表达低,与BmUbx具有表达相关性。为探究BmcircAntp和BmcircUbx在家蚕胚胎中的表达部位,我们以家蚕发育144h的胚胎为材料进行原位杂交实验。原位杂交结果显示BmcircAntp在胸足和A1、A2、A7、A8腹节有表达,BmcircUbx在胸足和T2、T3胸节有表达。为探究BmcircAntp和BmcircUbx的功能,我们在家蚕胚胎细胞中进行干涉和过表达实验。细胞实验显示BmcircAntp和BmcircUbx都可以成功进行外源过表达。BmcircAntp过表达后对其亲本基因BmAntp的表达无明显影响;BmcircAntp干涉后BmAntp表达量增加,BmcircUbx过表达后,BmUbx表达量降低。(4)家蚕BmcircAntp和BmcircUbx的作用机制初探通过亚细胞实验发现BmcircAntp和BmcircUbx在细胞核与细胞质中都存在表达;通过RNA pull down实验,没有发现与BmcircAntp和BmcircUbx存在明显结合的蛋白;通过mi Rnada、PITA、RNA22v2软件分别预测与BmcircAntp和BmcircUbx结合的microRNA,发现可能与家蚕circAntp结合的microRNA一共有44个,可能与家蚕circUbx结合的microRNA一共有61个,这说明BmcircAntp和BmcircUbx可能充当microRNA海绵发挥作用。结论:家蚕Hox基因簇中存在lncRNA、microRNA和circRNA;lncRNA数量多,但在物种间基本不保守;microRNA数量少,但在物种间高度保守;circRNA在其它物种的Hox基因簇中未见报道,可能是家蚕特有的。通过序列分析和克隆测序我们证实了家蚕Hox基因簇中确实存在这2个circRNA,是由BmAntp、BmUbx第2外显子环化产生,分别命名为BmcircAntp、BmcircUbx。通过RT-PCR和原位杂交我们确定了BmcircAntp、BmcircUbx的表达时期和表达部位,表达与BmAntp、BmUbx表达有相关性,推测它们可能参与家蚕附肢发育调控;通过干涉、过表达和相互作用分子钓取等实验,我们推测BmcircAntp和BmcircUbx可能作为microRNA海绵,通过竞争性结合microRNA来调控靶基因的转录。