线虫和水稻中环状RNA的预测及分析

作     者：刘骏武 

作者单位：华中农业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：陈玲玲

授予年度：2015年

学科分类：0710[理学-生物学] 071010[理学-生物化学与分子生物学] 07[理学] 071007[理学-遗传学] 

主      题：环状RNA 外显子环化 RNA测序 内含子 反向互补配对 分子海绵 

摘      要：环状RNA是一类特殊的RNA分子,其形成方式与正常的m RNA不同,它是经过反向剪接首尾相连而成的。正是由于这种结构的特殊性,使它容易在经典分离过程中被丢弃,这也是环状RNA一直被科学家们忽视的主要原因。随着高通量测序技术和生物信息学的发展,环状RNA在多种真核生物体中被大量鉴定出来。线虫作为模式生物,同时具有真核生物和原核生物的特点,其环状RNA虽有报导但没有深入分析。另外,植物中也尚无大规模的环状RNA研究。本课题中,我们利用经过不同处理条件下的RNA-seq数据,对线虫中存在的环状RNA进行了深入的研究,分析了线虫中环状RNA的特征以及表达量同线性RNA的关系,同时,我们预测和分析了水稻及拟南芥中的环状RNA,并比较动植物间环状RNA的差异。主要研究结果如下:1)利用线虫多个生长发育阶段且经过核酸外切酶处理后的RNA-seq数据,共预测出1452个环状RNA,对它们进行分类,并选取典型的1112个外显子环状RNA作为后续的分析。2)根据环状RNA的位点信息,我们发现线虫环状RNA多数是由两个且处于中间位置的外显子构成;有第一个外显子参与环化的比例比人类中要高;单个外显子成环时外显子的长度会更长。根据环状RNA上下游内含子序列信息,发现线虫环状RNA两侧具有较长的内含子序列,并且内含子间多含有反向互补配对序列。根据线虫环状RNA和线性RNA的表达量信息,发现环状RNA的表达具有生长发育阶段特异性,两者不存在直接的相关性关系。3)利用水稻、拟南芥的RNA-seq数据和多种生物信息学方法,分别预测出213个和24个环状RNA。通过比较我们发现植物中环状RNA两侧的内含子序列长度比动物中要短,不含有的反向互补配对比例远高于动物。我们推测:植物环状RNA的形成方式与动物不同,还有与内含子互补配对驱动环化模型不一样的机制。4)环状RNA可作为mi RNA分子海绵的能力十分有限。在本研究的三个模式物种中,我们仅发现在线虫中有一个环状RNA具有潜在的分子海绵特性。