大鼠boxC-DsnoRNA的基因組分析及其進(jìn)化意義.pdf

1、核仁小分子RNA(snoRNA)是細(xì)胞核內(nèi)非編碼RNA的重要組成部分，主要包括box C/D和box H/ACA兩大家族。它們在真核生物核糖體的生物合成中起關(guān)鍵作用，主要參與rRNA前體的剪切加工和指導(dǎo)rRNA上特定位點(diǎn)的2’-O-核糖甲基化以及尿嘧啶向假尿嘧啶的轉(zhuǎn)換等轉(zhuǎn)錄后修飾。近幾年的研究表明，snoRNA的基因組織形式、生物合成過程、結(jié)構(gòu)與功能均呈現(xiàn)高度的多樣性。作為進(jìn)化地位最高等的生物之一，哺乳動物的snoRNA代表著snoRN

2、A的進(jìn)化方向。盡管在哺乳動物中，通過不同的實(shí)驗(yàn)和生物信息學(xué)方法，鑒定和分析了大量的人和小鼠的snoRNA基因，但綜合的系統(tǒng)的研究仍然是一個(gè)空白。 本論文通過構(gòu)建大鼠腦小分子RNA cDNA文庫，應(yīng)用box C/D snoRNA掃描軟件及針對特定印跡區(qū)域進(jìn)行搜索相結(jié)合的方法，系統(tǒng)地研究了大鼠基因組中box C/D snoRNA的種類、數(shù)量、結(jié)構(gòu)、功能、基因組織形式及表達(dá)，一共發(fā)現(xiàn)并注釋了118種box C/D snoRNA，其中9

3、種是全新的分子。這118種snoRNA中，包括22種orphan snoRNA和96種能夠與rRNA或snRNA形成穩(wěn)定互補(bǔ)的guide snoRNA，以不均勻的密度散布于基因組當(dāng)中。SnoRNA的分布直接取決于其宿主的分布，大多數(shù)snoRNA的宿主基因是與核糖體生物合成和功能執(zhí)行相關(guān)的蛋白基因或者非蛋白編碼的UHG基因，但也有少數(shù)snoRNA選擇其它類型的蛋白基因作為其宿主，這些蛋白基因主要與胞內(nèi)信號傳導(dǎo)相關(guān)。此外，除了少數(shù)印跡sno

4、RNA，不均一的遍在表達(dá)是大多數(shù)snoRNA的表達(dá)方式，尤其是guidesnoRNA，然而，首次發(fā)現(xiàn)的2個(gè)胸腺和胸腺/脾特異性表達(dá)的snoRNA基因打破了這一規(guī)律，反映了snoRNA具有豐富的表達(dá)類型。 基于大量的box C/D snoRNA序列數(shù)據(jù)，本論文發(fā)現(xiàn)了38個(gè)box C/D snoRNA反轉(zhuǎn)座子，表明。box C/D shoRNA反轉(zhuǎn)座事件發(fā)生的普遍性。Box C/D snoRNA反轉(zhuǎn)座子具有典型的反轉(zhuǎn)座基因結(jié)構(gòu)，并顯

5、示出它們的形成與LINE-1反轉(zhuǎn)座體系密切相關(guān)。SnoRNA的胞內(nèi)定位特性表明反轉(zhuǎn)座過程發(fā)生于細(xì)胞核內(nèi)。而且，與LINE-1所介導(dǎo)的蛋白質(zhì)基因的反轉(zhuǎn)座不同，snoRNA的反轉(zhuǎn)座子中常常包含有親本基因的內(nèi)含子，說明其反轉(zhuǎn)座過程中的逆轉(zhuǎn)錄與親本mRNA的生物合成同時(shí)發(fā)生。根據(jù)兩大家族snoRNA反轉(zhuǎn)座子類型的差異，本研究推測box C/DsnoRNA反轉(zhuǎn)座子的產(chǎn)生與親本mRNA的轉(zhuǎn)錄相關(guān)，而box H/ACA snoRNA反轉(zhuǎn)座子的產(chǎn)生與親

6、本tuRNA的剪切加工相關(guān)。反轉(zhuǎn)座可能是產(chǎn)生新功能snoRNA的主要方式之一。在哺乳動物中，PWS/AS和Dlk1/Gtl2這兩段印跡區(qū)具有顯著的snoRNA編碼能力。在人和嚙齒類動物中，PWS/AS印跡區(qū)的snoRNA種類差異不大，而Dlk1/Gtl2印跡區(qū)則相反。本論文對大鼠Dlk1/Gtl2印跡區(qū)的box C/D snoRNA展開深入研究，從中找到5種印跡box C/D snoRNA，其中2個(gè)是新的分子。這5種印跡snoRNA都是