內(nèi)含子非編碼RNA(intronic ncRNAs)課件

1、長內(nèi)含子非編碼RNAs轉(zhuǎn)錄：表達(dá)噪音還是表達(dá)的選擇？主要參考文獻(xiàn)Louro R, et al. Long intronic noncoding RNA transcription: Expression noise or expression choice? Genomics. 2009, 93: 291-298.Louro R, et al. Conserved tissue expression signatures of intronic noncoding RNAs transcribed from human and mouse loci. Genomics. 2008, 92:18

2、-25.Roy SW, et al. The evolution of spliceosomal introns: patterns, puzzles and progress. Nature Review Genetics. 2006, 7(3): 211-221.Holla. L, et al. Effects of intronic mutations in the LDLR gene on pre-mRNA splicing: Comparison of wet-lab and bioinformatics analyses. Molecular Genetics and Metabo

3、lism. 2009, 96(2): 245-252.主要內(nèi)容背景知識哺乳動(dòng)物長內(nèi)含子ncRNAs的特征長內(nèi)含子ncRNAs調(diào)節(jié)基因表達(dá)的機(jī)制長內(nèi)含子ncRNAs的生物發(fā)生內(nèi)含子ncRNAs的鑒定內(nèi)含子SNP功能研究背景知識內(nèi)含子的起源 a) 由Walter Gillber提出的“內(nèi)含子早現(xiàn)”（intron early）假說，認(rèn)為GU-AG型內(nèi)含子最早的DNA基因組出現(xiàn)時(shí)就已經(jīng)演化出來了；該假設(shè)認(rèn)為GU-AG型內(nèi)含子是古代基因（即現(xiàn)在的外顯子）的邊界，這些古代基因曾經(jīng)編碼不同的蛋白質(zhì)，但現(xiàn)在只作為一種內(nèi)含子存在。 b) “內(nèi)含子遲現(xiàn)”（intron late）假說，該假說認(rèn)為，GU-AG型內(nèi)含

4、子是后來插入到真核生物基因中的。隨著生物進(jìn)化水平的提高，基因組內(nèi)含子的數(shù)目也增加。Nguyen等用最大似然法（maximum likelihood method）分析來自七種真核生物684個(gè)正向同源基因內(nèi)含子分布狀態(tài)，結(jié)果支持內(nèi)含子起源的晚期內(nèi)含子理論(Nguyen, et al. 2006)。背景知識 b) 內(nèi)含子獲得的機(jī)制背景知識內(nèi)含子的功能 a) 內(nèi)含子能夠轉(zhuǎn)錄多種非編碼RNA(noncoding RNA, ncRNA)，包括microRNA、snoRNA等。 b) 內(nèi)含子通過獲得和丟失的過程，影響ncRNA的變異而成為真核生物物種形成的一種動(dòng)力。 c) 內(nèi)含子與基因表達(dá)調(diào)節(jié)有關(guān)，在mR

5、NA 產(chǎn)生、加工和輸送中有重要作用。很多研究證明哺乳動(dòng)物內(nèi)含子，特別是基因靠5端的內(nèi)含子，含有調(diào)節(jié)元件，靠5端的內(nèi)含子與其他內(nèi)含子相比能增加基因表達(dá)。哺乳動(dòng)物長內(nèi)含子ncRNAs的特征在亞細(xì)胞單位的表達(dá) 內(nèi)含子ncRNAs的組織特異性轉(zhuǎn)錄由于亞細(xì)胞表達(dá)的偏愛似乎具有空間限制。無偏分析表明大量沒有被注釋的ncRNAs只在細(xì)胞核或細(xì)胞質(zhì)提取物中被檢測到。雖然大部分內(nèi)含子ncRNAs主要在細(xì)胞核中表達(dá)，但是也有一部分主要在細(xì)胞質(zhì)中表達(dá)，只有一小部分在兩者中等量表達(dá)。能對生理刺激的做出反應(yīng) 用雄性激素處理后的細(xì)胞株顯著改變了一些內(nèi)含子ncRNAs的表達(dá)情況。同樣，用視黃酸處理兩個(gè)細(xì)胞株后改變了內(nèi)含子轉(zhuǎn)

6、錄因子結(jié)合位點(diǎn)Sp1、cMyc和p53下游ncRNAs的表達(dá)。不論是直接激活，還是通過蛋白第二信使間接激活，內(nèi)含子ncRNAs轉(zhuǎn)錄能對細(xì)胞外環(huán)境改變做出反應(yīng)。長內(nèi)含子ncRNAs調(diào)節(jié)基因表達(dá)的機(jī)制長內(nèi)含子ncRNAs被加工成更小的ncRNAs來發(fā)揮它們的細(xì)胞功能。 最近的數(shù)據(jù)表明最少四分之一的哺乳動(dòng)物miRNA位點(diǎn)位于內(nèi)含子區(qū)，并由RNA聚合酶II轉(zhuǎn)錄。ncRNAs與啟動(dòng)子元件和轉(zhuǎn)錄因子的互作基因表達(dá)的表觀調(diào)控長內(nèi)含子ncRNAs調(diào)節(jié)基因表達(dá)的機(jī)制影響同一基因座的蛋白編碼RNA穩(wěn)定性長內(nèi)含子ncRNAs的生物發(fā)生 根據(jù)一些間接的證據(jù)推測ncRNAs由RNA聚合酶II(RNAP II)轉(zhuǎn)錄許多內(nèi)

7、含子ncRNAs與相應(yīng)的編碼基因具有一致的、共表達(dá)的表達(dá)方式都具有poly(A+)尾RNAP II相關(guān)的轉(zhuǎn)錄因子和生理刺激也與ncRNAs的生物發(fā)生有關(guān)。內(nèi)含子ncRNAs的鑒定鏈特異性PCR(strand-specific PCR)自定義基因表達(dá)芯片 各組織總RNA反轉(zhuǎn)錄后用Cy5-dUTP進(jìn)行標(biāo)記 在已經(jīng)基因外顯子區(qū)設(shè)計(jì)了2292條探針，并在蛋白編碼轉(zhuǎn)錄本的內(nèi)含子區(qū)設(shè)計(jì)了822條探針。 把帶有Cy5-dUTP標(biāo)記的轉(zhuǎn)錄物在基因芯片上進(jìn)行雜交內(nèi)含子ncRNAs的鑒定主要結(jié)果內(nèi)含子ncRNAs的鑒定內(nèi)含子SNP功能研究實(shí)驗(yàn)材料 18個(gè)分別在所選的18個(gè)內(nèi)含子變異處為雜合子的家族性高膽固醇血癥患者內(nèi)含子SNP功能研究內(nèi)含子SNP功能研究實(shí)驗(yàn)方法剪接位點(diǎn)的計(jì)算機(jī)預(yù)測 MaxEntScan (available at /burgelab/MaxEnt/XMaxEntScanscan_scoreseq_acc.html) NNSplice 0.9 (available at /seq_tools/splice.html) NetGene2 (available at http:/www.cbs.dtu.dk/services/NetGene2)內(nèi)含子