基于K-mer-SVM的piRNA预测

采用支持向量机(SVM)结合K-mer分布特征预测piRNA.利用多种生物的非编码RNA序列数据库,从中挑选出piRNA序列作为正样本,并以由该数据库构建的非piRNA序列作为负样本,将正样本和负样本构成的数据随机取出50%作为训练集,将剩余的数据作为测试集;提取正样本和负样本序列的K-mer分布特征构建特征矩阵;用SVM对其进行分类,实现piRNA预测.结果表明K-mer-SVM在准确率、正例覆盖率、MCC和F测度等分类指标上均明显优于K-mer-LDA,说明K-merSVM是更好的piRNA预测算法.     

五月龄翘嘴红鲌性腺组织小RNA转录谱的分析比较

采用转录组高通量测序方法,比较分析幼龄翘嘴红鲌精巢、卵巢组织中小RNA转录谱。结果显示,精巢、卵巢的小RNA分布的峰值分别为28、29 nt,与一般物种的22～24 nt有较大的差异;在小RNA库中,经比对注释的比例很低,分别为2.5%、2.1%。在比对注释的斑马鱼miRBase、斑马鱼ncRNA、piRNA、Rfam数据库中,精巢组织中被miRBase数据库注释的比例最高,为1.49%;而卵巢组织中被miRBase和piRNA数据库注释的比例接近,分别为0.94%和0.96%。比较表达量相对较高的共有miRNA分子,均是与胚胎发育相关的分子,且大多是精巢组织的表达量高于卵巢组织,这些miRNA分子在个体发育中可能具有重要意义。初步获得了翘嘴红鲌不同性腺组织的转录谱,为今后进一步分析小RNA在生殖发育中的调控作用奠定了基础。     

RNA干扰技术在害虫防治中的应用及其安全性

RNA干扰（RNA interference, RNAi）是一种在生物体内高度保守的、由20～30个核苷酸（nucleotide, nt）组成的小分子非编码RNA引发的基因沉默现象。在昆虫等真核生物中,干扰小RNA(small interfering RNA, siRNA)、微RNA(microRNA, miRNA)和PIWI蛋白互作RNA(PIWI-interacting RNA, piRNA)等小分子非编码RNA在RNA干扰中发挥着重要作用。RNA干扰在害虫防治中的应用主要体现在基因功能研究、转基因抗虫植物及新型核酸农药研发等方面。RNA干扰技术及其产品在应用之前,需严格评价其在非靶标效应、靶标害虫的抗性及环境持久性方面的安全风险。本文就RNA干扰技术的作用机制、RNA干扰在农林害虫防治中的应用及其安全性等方面进行了综述,以期为RNA干扰技术在害虫防治中获得更广泛的应用提供一定的理论依据。     

RNAi 3种分子加工机制研究进展

RNAi(RNA interference,RNA干扰)是一种高度保守的由小分子RNA介导的基因沉默过程。根据介导RNAi的小RNA长度以及结合Argonaute(AGO)蛋白家族成员的不同,将小RNA分为miRNA(microRNA)、siRNA(small interfering RNA)和piRNA(Piwi-interacting RNA)3类。根据近年来取得的研究进展,系统地阐述了这3类小RNA的基因组来源及其加工产生机制,归纳总结了这3类小RNA之间的区别和联系,并结合当前RNAi应用于疾病治疗存在的问题提出了自己的看法。RNAi机制的完善对于生物进化、生长发育及癌症等重大疑难疾病治疗具有重要的应用价值。     

PIWIL1基因启动子调控的特异表达Cre重组酶的转基因猪的构建

[目的]建立PIWIL1基因启动子调控的特异性表达Cre重组酶的转基因猪,为研究piRNA及其相关基因的功能和机制奠定基础。[方法]通过PCR扩增,从猪的全基因组上扩增出PIWIL1基因的启动子。切除猪源Cre重组酶的表达载体pET28a-MHC-Cre-BGHpo1yA-FRT2neor的启动子MHC,将其与PIWIL1基因启动子连接,构建成特异性表达Cre重组酶的pPIWIL1-Cre载体。将该载体转染小型猪胎儿成纤维细胞,通过G418筛选,获得阳性克隆进行核移植。[结果]获得2头PIWIL1基因启动子调控的特异表达Cre酶的转基因猪。[结论]成功构建了PIWIL1基因启动子调控的特异表达Cre重组酶的转基因猪,为研究piRNA及其相关基因的功能和机制提供了工具猪。     

狗尾草总RNA提取方法研究

RNA是由核糖核苷酸经磷酯键缩合而成的长链状分子。RNA与DNA、蛋白质、多糖等物质普遍存在于细胞中。常用的总RNA提取的方法是Trizol法,该方法可同时分离一个样品的RNA、DNA和蛋白质,但由于植物材料中多糖多酚的存在及操作环境的影响,RNA产量偏低。QIAGEN RNeasy Plant Mini试剂盒法(胍盐法)是通过裂解液(不含苯酚、氯仿)裂解细胞,使RNA和DNA同时通过柱子,再将其分离的总RNA提取法。该方法既克服了Trizol在多糖多酚存在的情况下不能成功分离RNA与DNA的弊端,又保证在提取过程中不使用苯酚氯仿等有毒试剂,并且能在一定程度上提高RNA的产量和纯度。     

Argonaute蛋白结构及其在植物中的研究进展

在真核细胞中,许多小的非编码RNA与Argonaute蛋白结合形成RNA诱导沉默复合体,并通过识别互补的靶标RNA来调控基因表达,此过程叫RNA干扰。在植物的RNA干扰途径中,Argonaute-sRNA复合物可以通过多种不同的机制发挥作用,进而参与病原体防御、植物发育调控等关键的生物过程。综述了Argonaute蛋白的分类和结构特征、在植物体中参与RNA干扰的机制及生物学功能等研究进展。     

抗病毒RNA沉默和病毒拮抗RNA沉默策略研究进展

RNA沉默通指在转录或转录后水平上由RNA介导、序列特异性地降解靶标RNA从而抑制基因表达的过程。在动物、真菌和植物中,RNA沉默是通过小RNA的形成来抵御病毒侵染的,病毒自身可以作为RNA沉默的诱导子和靶标。病毒通过进化形成积极的和消极的策略来对抗RNA沉默。为此,主要讨论了siRNAs和miRNAs介导的抗病毒RNA沉默以及病毒蛋白和RNA介导的沉默抑制作用,有助于阐明病毒侵染与寄主之间的相互关系,为抗病毒研究奠定基础。     

反义RNA在水稻遗传育种研究中的应用

反义RNA是指与靶RNA具有互补序列的RNA分子,通过与靶RNA进行碱基配对结合的方式参与基因的表达调控。对水稻反义RNA及其在水稻育种研究应用中取得的一些新进展进行了综述。     

植物表观遗传中的RNA介导的DNA甲基化

植物基因组对基因的表达调控不仅表现在转录水平上,也表现在染色质结构的变化上。在植物中存在着特有的RNA 聚合酶Ⅳ (RNA Pol Ⅳ) 和 RNA聚合酶Ⅴ (RNA Pol Ⅴ),它们与RNA 聚合酶Ⅱ(RNA Pol Ⅱ)相似。RNA Pol Ⅳ和RNA Pol Ⅴ的转录产物包括参与表观遗传调控的长链非编码RNA (lncRNAs)和干扰小RNA (siRNAs)。这类非编码RNA广泛地参与了基因组上发生的胞嘧啶甲基化,去甲基化以及甲基化扩散。近年来,研究已经发现RNA介导的染色质水平的基因沉默涉及植物的生长发育、胁迫应答、表观遗传多态性,并对植物的表型多样化、生理适应性以及植物进化具有显著影响。     

Developmentally regulated piRNA clusters implicate MILI in transposon control

Nearly half of the mammalian genome is composed of repeated sequences. In Drosophila, Piwi proteins exert control over transposons. However, mammalian Piwi proteins, MIWI and MILI, partner with Piwi-interacting RNAs (piRNAs) that are depleted of repeat sequences, which raises questions about a role for mammalian Piwi's in transposon control. A search for murine small RNAs that might program Piwi proteins for transposon suppression revealed developmentally regulated piRNA loci, some of which resemble transposon master control loci of Drosophila. We also find evidence of an adaptive amplification loop in which MILI catalyzes the formation of piRNA 5' ends. Mili mutants derepress LINE-1 (L1) and intracisternal A particle and lose DNA methylation of L1 elements, demonstrating an evolutionarily conserved role for PIWI proteins in transposon suppression.     

鹌鹑piRNAs和Piwil1基因克隆及表达研究

 【目的】目前,国内外尚无有关禽类piRNAs及其结合蛋白Piwi的研究报道,开展禽类小分子RNA及其结合蛋白的研究将为小分子RNA的遗传特性、发生和消失机理以及转基因鸡等研究提供基础依据。【方法】【结果】本研究以鹌鹑为研究对象,通过构建cDNA文库和TA克隆测序的方法首次从睾丸组织中获得了13个piRNAs克隆序列和Piwil1基因的CDS序列,同时采用Q-PCR技术分析了鹌鹑不同生命阶段不同组织中piRNAs和Piwil1基因的表达规律。【结论】结果表明,鹌鹑piRNAs长度与哺乳动物相似;Piwil1基因与红色原鸡有较高的同源性,包含PAZ和Piwi结构域,无信号肽剪切位点,推测其属于Piwi家族蛋白,可能通过降低结合RNA的能力或者影响其他转录因子与结构基因启动子的亲和性发挥调控作用;在睾丸组织中,piRNAs和Piwil1蛋白的表达量均是随着个体的不断发育而增加,推断在禽类中piRNAs可能与Piwi蛋白相互作用共同调控精子的发生过程。     

piRNA在癌症上的研究进展

piRNAs(piwi-interacting RNAs)是一类新型的长约30 nt的非编码单链小RNAs,参与生殖细胞的发育,抑制DNA的自我复制,维持生殖DNA的完整。但是,对piRNAs与疾病的关系研究目前相对较少。主要综述了其对癌症调控作用的最新研究进展。     

A distinct small RNA pathway silences selfish genetic elements in the germline

In the Drosophila germline, repeat-associated small interfering RNAs (rasiRNAs) ensure genomic stability by silencing endogenous selfish genetic elements such as retrotransposons and repetitive sequences. Whereas small interfering RNAs (siRNAs) derive from both the sense and antisense strands of their double-stranded RNA precursors, rasiRNAs arise mainly from the antisense strand. rasiRNA production appears not to require Dicer-1, which makes microRNAs (miRNAs), or Dicer-2, which makes siRNAs, and rasiRNAs lack the 2',3' hydroxy termini characteristic of animal siRNA and miRNA. Unlike siRNAs and miRNAs, rasiRNAs function through the Piwi, rather than the Ago, Argonaute protein subfamily. Our data suggest that rasiRNAs protect the fly germline through a silencing mechanism distinct from both the miRNA and RNA interference pathways.     

Crystal structure of Argonaute and its implications for RISC slicer activity

Argonaute proteins and small interfering RNAs (siRNAs) are the known signature components of the RNA interference effector complex RNA-induced silencing complex (RISC). However, the identity of "Slicer," the enzyme that cleaves the messenger RNA (mRNA) as directed by the siRNA, has not been resolved. Here, we report the crystal structure of the Argonaute protein from Pyrococcus furiosus at 2.25 angstrom resolution. The structure reveals a crescent-shaped base made up of the amino-terminal, middle, and PIWI domains. The Piwi Argonaute Zwille (PAZ) domain is held above the base by a "stalk"-like region. The PIWI domain (named for the protein piwi) is similar to ribonuclease H, with a conserved active site aspartate-aspartate-glutamate motif, strongly implicating Argonaute as "Slicer." The architecture of the molecule and the placement of the PAZ and PIWI domains define a groove for substrate binding and suggest a mechanism for siRNA-guided mRNA cleavage.