人類向導和孤兒snoRNA的計算機鑒定及其進化研究.pdf

1、非編碼RNA(noncoding RNAs，ncRNAs)是一類不編碼蛋白質的RNA分子。非編碼RNA以各種各樣的機制行使功能和參與細胞中的各種生命活動。越來越多的ncRNAs在不同的真核生物(特別是哺乳動物)中被鑒定出來，表明在哺乳動物基因組中仍存在著一大批ncRNA分子。因此，在基因組水平篩選和鑒定ncRNA基因對于深入揭示其在細胞調控網絡中的作用具有重要意義。 核仁小分子RNA(small nucleolar RNAs，s

2、noRNAs)是真核生物中一大類非編碼RNA。根據(jù)它們是否反義互補于rRNA或snRNA，可將它們分為向導和孤兒snoRNA?，F(xiàn)有的計算機算法在龐大的哺乳動物基因組預測向導snoRNA基因的效果都不夠理想，并且無法對孤兒snoRNA基因進行預測。在本研究中，我們開發(fā)了一個包含CDseeker和ACAseeker兩個程序的高級計算機軟件包snoSeeker，在哺乳動物基因組中高效、特異地掃描向導和孤兒snoRNA基因。運用snoSeeke

3、r程序，我們系統(tǒng)地掃描了4個人類-哺乳動物的全基因組比較序列。最終不僅鑒定了266個已知snoRNA基因，我們還鑒定出54個新的候選分子，其中包括26個新的孤兒snoRNA基因。進～步的實驗驗證了18個新的snoRNA基因，其中4個snoRNA基因具有組織特異性或限制性表達模式。本研究是至今為止在人類基因組中對兩類snoRNA基因最完整的計算機分析。 基因組印記是一種表觀遺傳學現(xiàn)象，它是指等位基因根據(jù)親代的不同而有不同的表達。印

4、記snoRNA基因是一類主要表達于哺乳動物腦的小非編碼RNA基因，某些印記snoRNA基因還參與mRNA轉錄后調控。本研究中，我們利用imCDseeker程序系統(tǒng)地掃描12個脊椎動物基因組，其中包括8個哺乳動物基因組。最終，我們在不同哺乳基因組中鑒定了700多個印記snoRNA基因，展現(xiàn)了印記snoRNA基因在哺乳動物中的進化模式。研究發(fā)現(xiàn)，同一個snoRNA基因簇的snoRNA拷貝數(shù)量在不同物種間變化明顯，并且相同基因簇內拷貝之間也存

5、在顯著的核菅酸差異。進一步的分析表明，印記snoRNA基因簇可能起源于胎盤哺乳動物而不存在于有袋類哺乳動物。這些研究結果為進一步研究這些大的印記snoRNA基因家族的進化和起源提供了新的視點。 一個基因組的公布往往附帶它的基因注釋。相對于編碼蛋白基因，snoRNA基因的注釋經常是缺乏或不一致。這使得基于snoRNA基因的比較和進化研究非常困難。為此，我們利用snoSeeker軟件包掃描了20個脊索動物的snoRNA基因，鑒定了5

6、496個保守的snoRNA候選分子，其中包括了指導rRNAs或snRNAs甲基化修飾的2666個向導C/D snoRNA基因、指導rRNAs或snRNAs假尿嘧啶修飾的1128個向導H/ACA snoRNA基因。此外，我們還預測了946個孤兒C/D snoRNA基因和756個孤兒H/ACA snoRNA基因。為了向國際同行提供這些數(shù)據(jù)資源，我們構建了一個交互的、大規(guī)模向導和孤兒snoRNA基因的分析平臺——snoGalaxy。對這些sn