中国学者最新文章：中华猕猴桃基因组可变剪接

可变剪接使一个基因能产生多种mRNA成熟体, 极大地增加蛋白多样性。近期来自中南民族大学，中国农业科学院的研究人员采用中华猕猴桃基因组数据做参考数据, 利用中华猕猴桃叶片和果实3个不同发育时期(未成熟、半成熟和成熟期)的转录组数据, 从中华猕猴桃基因组(39040个基因)中共鉴定出11651个基因(占总基因数的29%)对应的32180个可变剪接事件。

猕猴桃(Actinidia chinensis)原产于中国, 是营养最为全面的水果之一, 深受世界各国人民的喜爱. 猕猴桃作为一种经济作物, 不仅味美, 还拥有极高的营养及药用价值, 被誉为“水果之王”. 猕猴桃的果肉含有丰富的维生素C、矿物质、膳食纤维和其他有益健康的营养代谢成分. 已有文献报道, 猕猴桃不仅可以美容养颜, 辅助治疗口腔溃疡、消化不良、坏血病等, 还可以提升人体免疫功能、预防癌症和抗衰老。

随着新一代测序技术的飞速发展和应用, 猕猴桃全基因组序列草图于2013年成功绘制并公开发表, 为推动猕猴桃基因组学的研究提供了便利和基础. 通过对猕猴桃基因组层次的研究, 尤其对营养品质如维生素C代谢相关网络及基因的解析, 将为猕猴桃品质改良和遗传育种提供参考和依据.。

可变剪接(alternative splicing, AS)是指同一基因编码产生的mRNA前体通过不同的剪接方式产生2种或2种以上成熟体的过程. mRNA 前体需要在一式种大分子复合体(spliceosome)的帮助下通过RNA聚合酶Ⅱ催化完成剪接. 这个复合体由170余种蛋白和5种snRNAs(small nuclear RNAs)构成, 在mRNA剪接过程中受5′端GU、3′端AG、内 含 子3′端多嘧啶序列、3′剪接位点上游17~40碱基的分支点(CURAY)等决定信号调控。

在这篇文章中，研究人员以新完成的猕猴桃全基因组序列为参考序列, 通过分析不同组织的转录组(rna-seq)数据, 鉴定猕猴桃基因组中的基因可变剪接事件, 分析4种类型可变剪接在各组织中的频率及动态变化, 考察组织共有和特异的可变剪接事件. 通过GO(gene ontology)富集分析, 研究可变剪接主要发生在哪些基因类群中, 并着重考察维生素代谢网络中的可变剪接事件. 通过猕猴桃全基因组可变剪接的分析, 为解析猕猴桃基因组及开展分子育种工作提供依据。

研究人员利用中华猕猴桃叶片和果实3个不同发育时期(未成熟、半成熟和成熟期)的转录组数据, 从中华猕猴桃基因组(39040个基因)中共鉴定出11651个基因(占总基因数的29%)对应的32180个可变剪接事件. 在可变剪接不同类型中, 内含子保留类型的发生频率最高, 占50%以上; 3′可变位点类型频率约为5′端可变类型的2倍。

GO富集分析结果表明, 可变剪接的基因主要富集于酶调控及核苷酸结合相关功能的GO类别中, 而组织特有可变剪接基因功能富集热点与组织的重要功能关联, 叶片多为肌动蛋白及微管相关; 未成熟果实与双组分信号系统相关; 半成熟果实多与磷脂合成过程相关; 成熟果实多与信号传递过程相关. 另外, 55.6%的维生素合成相关基因发生可变剪接事件, 显著高于基因组水平的29.6%, 暗示着可变剪接参与维生素合成相关基因代谢过程中的重要作用。

作者：网络