玉米miRNA啟動(dòng)子、成簇特征以及進(jìn)化史分析.pdf

1、microRNA簡(jiǎn)稱miRNA，是一類在進(jìn)化中高度保守的小分子非編碼RNA，在真核生物的基因表達(dá)調(diào)控方面發(fā)揮重要作用。miRNA的成熟序列與AGO蛋白有選擇性結(jié)合形成RISC復(fù)合體(RNAinducedSilencingComplex)，與相應(yīng)靶基因的mRNA結(jié)合使其表達(dá)受到抑制或降解。miRNA優(yōu)先結(jié)合的靶標(biāo)涉及的調(diào)節(jié)功能廣泛，集中于生長(zhǎng)發(fā)育、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)以及脅迫相應(yīng)。
　　本文研究了玉米B73(RefGen_v2)參考染色體組中1

2、61個(gè)miRNA的164個(gè)miRNA基因位點(diǎn)，其中最大的一個(gè)家族是MIR169共有17個(gè)成員，MIR162、MIR408、M1R482只被檢測(cè)到1個(gè)成員存在于該染色體中，為成員數(shù)最少的家族。真核生物細(xì)胞中沒(méi)有操縱子，在基因表達(dá)的調(diào)控過(guò)程中順式作用元件結(jié)合相應(yīng)的反式作用因子對(duì)RNA聚合酶的轉(zhuǎn)錄具有調(diào)控作用，這些CARE（Cis-ActingRegulatoryElement）在基因序列側(cè)面存在與相應(yīng)的基因往往具有一定的距離，能夠與特定的反

3、式作用因子相互作用調(diào)控真核生物基因表達(dá)的時(shí)間與空間特異性?；蚍执噩F(xiàn)象是基因在染色體上的一種存在形式，位于同一個(gè)簇的基因常常是由兩個(gè)或者兩個(gè)以上的家族成員組成，分布在同一個(gè)簇中的基因往往具有協(xié)同調(diào)控作用。全文有以下幾個(gè)重要的結(jié)論:
　　1、通過(guò)TSSP預(yù)測(cè)得到的相應(yīng)的啟動(dòng)子，根據(jù)這些TSS位點(diǎn)上游2.0kb域內(nèi)啟動(dòng)子的數(shù)量將玉米基因組(RefGen_v2)中的161個(gè)miRNA的164個(gè)基因分為四組，分別為未檢測(cè)到啟動(dòng)子，僅含有一

4、個(gè)啟動(dòng)子，含有兩個(gè)啟動(dòng)子的和含有三個(gè)啟動(dòng)子或者更多。玉米miRNA順式調(diào)控元件在miRNA基因TSS上游1.0kb的區(qū)域內(nèi)容納的轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點(diǎn)的數(shù)量平均為220左右。部分順式調(diào)控元件在所有的miRNA基因上游區(qū)域廣泛存在，其中排名前十的是CACTFTPPCA1、CURECORECR、DOFCOREZM、ACGTATERD1、GTGANTG10、EBOXBNNAPA、MYCCONSENSUSAT、GATABOX、ARR1AT、CAATB

5、OX1,與脅迫相關(guān)的調(diào)控元件有CURECORECR涉及銅離子脅迫和氧脅迫、ACGTATERD1涉及早期脫水脅迫、MYCCONSENSUSAT涉及冷脅迫、ARR1AT涉及脅迫與非共生血紅蛋白相關(guān)。CACTFTPPCA1的數(shù)量最多與磷酸烯醇丙酮酸羧化酶相關(guān)，在C4植物固定CO2的過(guò)程中發(fā)揮重要作用。DOFCOREZM與Dof蛋白相關(guān)，在植物的生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中發(fā)揮重要作用。GATABOX和CAATBOX1為啟動(dòng)子核心序列的組成部分，參與啟動(dòng)基因

6、的表達(dá)。
　　2、基因分簇現(xiàn)象是基因在染色體上的一種存在形式，玉米成簇分布的miRNA共有13個(gè)簇，1號(hào)簇具有7個(gè)成員，為最大的簇。含有2個(gè)成員的簇占大多數(shù)，其中包括2-9號(hào)以及11號(hào)和13號(hào)簇。在玉米miRNA基因簇中，每個(gè)簇的成員均來(lái)自于同一家族。
　　3、成簇分布的玉米miRNA優(yōu)先結(jié)合的靶標(biāo)涉及的調(diào)節(jié)功能廣泛，集中于催化作用，與裂解酶，核苷酸轉(zhuǎn)移酶和核糖核酸酶存在相關(guān)性。在GO的生物學(xué)途徑富集分析中，靶基因被發(fā)現(xiàn)顯著

7、涉及代謝途徑(63.8％)，與大分子定位和細(xì)胞膜合成存在相關(guān)性。55.3％的靶基因涉及細(xì)胞代謝過(guò)程，與此同時(shí)，34.0％的靶基因與氮化合物代謝過(guò)程相關(guān)。
　　綜上所述，玉米miRNA根據(jù)系統(tǒng)進(jìn)化可將161個(gè)miRNA分為7個(gè)亞組。玉米miRNA基因TSS上游1.0kb的區(qū)域內(nèi)容納的轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點(diǎn)的數(shù)量平均220左右，然而各miRNA調(diào)控元件的種類及數(shù)量具有很大的差異。玉米成簇分布的miRNA共有13個(gè)簇，每個(gè)簇的成員均為同一家族