猪microRNA及其启动子的生物信息学分析

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MicroRNA(miRNA)是一类在基因转录后调控过程中行使关键作用的非编码RNA基因。到目前为止,它们已经在所有多细胞真核生物中被发现。越来越多的证据表明,miRNA在不同的生物过程中参与基因调控并行使关键作用的一类重要分子,如细胞增殖、分化、发育、细胞凋亡和细胞命运决定。猪(Sus scrofa)是畜牧业中一种重要的家畜。在过去的几年中,猪的基因组研究分析进展迅速。越来越多的证据表明,猪基因组和人类基因组间存在大量保守的同源性基因。猪在解剖学、遗传学和生理学上与人类密切相关,是一个用来研究人类各种疾病的重要的动物模型。目前,猪的大多数miRNA仍然未知。本研究中,我们提出了一个新的生物信息学分析流程从猪的基因组上鉴定新的保守的或非保守的新miRNA。这一分析流程中,我们使用与后生动物的已知miRNA同源序列比对、保守滤过和ab initio等方法。此处,我们从猪的基因组上鉴定出222个新的miRNA,并且发现14个新的猪的miRNA基因家族。此外,我们也从基因组层面上对miRNA基因的位置及其序列特征进行全面分析。结果表明,这些新发现的猪miRNA与已知miRNA具有相似的序列特征。一些染色体具有相对较少的miRNA(如8号染色体),而其它染色体则编码较多的miRNA(如X号染色体)。已有研究表明,动物miRNA具有独立的转录表达能力,或与其宿主基因进行共转录表达。迄今关于猪miRNA的转录调控知之甚少。本研究同时对调控猪miRNA转录的启动子进行分析,包括转录起始位点和TATA-box。借助生物信息学方法,从205个已知猪miRNA上预测到183个启动子。深入分析表明,来自基因间区的猪miRNAs较来自于其它转录单元的miRNAs具有更多启动子;相比于保守的猪miRNAs,非保守的猪miRNAs具有更大比例的启动子。此外,基于miRNA的基因位置,80个已知猪miRNA形成了32个基因簇,并且对这些基因簇的转录调控序列进行分析。本研究提出一种从全基因组范围上寻找miRNA的新方法且增加了已知猪miRNA的数量。同时,对猪miRNA的序列特征及其启动子进行了有益的探索。期望我们的结果有助于猪miRNA的功能及其调控机制的进一步研究。
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