山国武获论文在线 http://www.paper.edu.cn 1mRNA介导的 phasiNg研究进展 1 I phasiRNA简介 在植物mRNA中,部分 miRNA(如mR173,mR390,miR393等)靶向位点或靶基因会产 45生具有相位排列的 SirNA( phasiRNA)。这部分mRNA的靶基因可能为非编码基因(miR390 和TA4S3)或蛋白质编码基因(mR393和AFB)。由于这种 phasIRNA具有明显的结构特征,因 此对于大规模的小RNA数据,在已知物种基因组序列或部分参照序列的前提下,可以利用 生物信息学的方法查找。Howl等根据一个 window(8个相位为一个 window)内小RNA是 否按照2lnt的位移排列这一显著特征,找出候选的TAS基因位点。引入P值作为评价相位排 0列的参数,P值受小RNA丰度和所处位置的双面影响。P值的计算按单碱基的步长在基因组 上滑动,可以将小RNA在基因组上的实际分布转化为P值分布的 PHASE图,具有显著高P值 的位点被选为候选的 phase位点。与Howe方法类似,Chen等P的方法也是主要考虑 phasirNAl的相位分布特征,并构建了一个P值来查找候选的 phasiRNA位点,另外还有基于随 机超几何分布的检测方法。P值越大,表示相位( phase)结构越明显。 Rajagopalan等的 55考虑也基本一致,不过标准比较宽松,在判断是否存在相位排列结构的时候,允许有两个碱 基以内的的差异。基于上述方法,Liu等在野生稻上鉴定了几百个 phasiRNA位点,进一步 的研究发现这些位点有可能是水稻驯化中的选择压承受位点。在多个物种中发现大量的 phasirNA位点的存在256,预示着这可能是植物中比较保守的一种调控方式 mRNA介导产生的 SiRNA的调节方式存在顺式和反式调节2种方式(图1)。由于反式调 60节方式产生的 siRNA会靶向调节下游1个到若干基因,特别是来自编码基因位点的 phasiNG 会进一步靶向很多基因(见下面),特别受到关注。 hasiNA Demonstrated pattern of phasing, but for which function in cis or trans is unknown; derived from a PhAs gene. hasina casina phasiRNAs for which function in phasiRNAs for which function trans is experimentally in cis is experimentally demonstrated: derived from demonstrated: derived fr a tas gene PHAS or TAS gene? 图 mirnA介导的sRNA( phasinG)调节方式包括顺式( casinA)和反式( tasirNA)2种方式的 Fig. I phasiRNa by miRNA-mediated including cisiRNA and tasiRNA 12 miRNA在非编码位点介导产生的 phasiRNA 在已发现的众多种类的 SIRNAS中,有几类是植物特有的具有相位( in phase)排列结构 特征的 SiRNA。相位排列是指产生初级转录本可以在相关因子的作用下产生特定长度的连续 的小RNA产物。以 tasirNA为代表, Vazquez等在模式植物拟南芥中发现了这一类与叶片 70发育期改变相关的sRNA( Peragine et al.2004, Vazquez et al.2004, Yoshikawa et a.2005)29 (表1)。 tasiRNA的合成是从单链RNA开始,首先被特定的 mirNA剪切,剪切产物在RDR6 ( RNA dependent RNa polymerase6)作用下形成两端具有mRNA剪切位点的双链RNA,然 后在DCL4的作用下一步步的切成特定长度的小RNA。mRNA结合位点的作用仍不是太清楚http://www.paper.edu.cn - 2 - 中国科技论文在线 1 miRNA 介导的 phasiRNA 研究进展 1.1phasiRNA简介 在植物miRNA中，部分miRNA（如miR173, miR390, miR393等）靶向位点或靶基因会产 45 生具有相位排列的siRNA（phasiRNA）。这部分miRNA的靶基因可能为非编码基因（miR390 和TAS3）或蛋白质编码基因（miR393和AFB）。由于这种phasiRNA具有明显的结构特征，因 此对于大规模的小RNA数据，在已知物种基因组序列或部分参照序列的前提下，可以利用 生物信息学的方法查找。Howell 等[1]根据一个window (8个相位为一个window)内小RNA是 否按照21nt的位移排列这一显著特征，找出候选的TAS基因位点。引入P值作为评价相位排 50 列的参数，P值受小RNA丰度和所处位置的双面影响。P值的计算按单碱基的步长在基因组 上滑动，可以将小RNA在基因组上的实际分布转化为P值分布的PHASE图，具有显著高P值 的位点被选为候选的phase位点。与Howell的方法类似，Chen等[2]的方法也是主要考虑 phasiRNA的相位分布特征，并构建了一个P值来查找候选的phasiRNA位点，另外还有基于随 机超几何分布的检测方法[3]。P值越大，表示相位（phase）结构越明显。Rajagopalan等[4]的 55 考虑也基本一致，不过标准比较宽松，在判断是否存在相位排列结构的时候，允许有两个碱 基以内的的差异。基于上述方法，Liu等[5]在野生稻上鉴定了几百个phasiRNA位点，进一步 的研究发现这些位点有可能是水稻驯化中的选择压承受位点。在多个物种中发现大量的 phasiRNA位点的存在[1-2,5-6]，预示着这可能是植物中比较保守的一种调控方式 miRNA介导产生的siRNA的调节方式存在顺式和反式调节2种方式（图1）。由于反式调 60 节方式产生的siRNA会靶向调节下游1个到若干基因，特别是来自编码基因位点的phasiRNA 会进一步靶向很多基因（见下面），特别受到关注。 图1miRNA介导的siRNA（phasiRNA）调节方式包括顺式（cisiRNA）和反式（tasiRNA）2种方式[6] 65 Fig. 1 phasiRNA by miRNA-mediated including cisiRNA and tasiRNA 1.2.1 miRNA在非编码位点介导产生的phasiRNA 在已发现的众多种类的siRNAs中，有几类是植物特有的具有相位（in phase）排列结构 特征的siRNA。相位排列是指产生初级转录本可以在相关因子的作用下产生特定长度的连续 的小RNA产物。以tasiRNA为代表，Vazquez 等[7]在模式植物拟南芥中发现了这一类与叶片 发育期改变相关的siRNA（Peragine et al. 2004; Vazquez et al. 2004; Yoshikawa et al. 2005）[7-9] 70 （表1）。tasiRNA的合成是从单链RNA开始，首先被特定的miRNA剪切，剪切产物在RDR6 （RNA dependent RNA polymerase 6）作用下形成两端具有miRNA剪切位点的双链RNA，然 后在DCL4的作用下一步步的切成特定长度的小RNA。miRNA结合位点的作用仍不是太清楚