[發(fā)明專利]一種在全基因組水平上預(yù)測(cè)植物內(nèi)源siRNA的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910020480.0
• 申請(qǐng)日: 2019-01-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109754844B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-09-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張德強(qiáng);卜琛皞;宋躍朋
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京林業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G16B30/00
• 分類號(hào): G16B30/00
• 代理公司: 北京高沃律師事務(wù)所 11569
• 代理人: 劉奇

本發(fā)明提供了一種在全基因組水平上預(yù)測(cè)植物內(nèi)源siRNAs的方法，屬于生物信息學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，所述方法利用MITE?Hunter在植物全基因組序列數(shù)據(jù)中檢測(cè)MITEs元件，并以此為基礎(chǔ)，預(yù)測(cè)24?nt siRNA，最后運(yùn)用Pln24NT驗(yàn)證siRNA。本發(fā)明聯(lián)合這兩個(gè)生物信息學(xué)工具能夠增加預(yù)測(cè)通量，進(jìn)而在大數(shù)據(jù)量的基礎(chǔ)上快速預(yù)測(cè)出siRNA，并且該方法是一種植物普遍適用的方法。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及生物信息學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種在全基因組水平上預(yù)測(cè)植物內(nèi)源siRNA的方法。

背景技術(shù)

轉(zhuǎn)座子（TEs）廣泛存在于真核生物基因組中，并且是真核生物基因組最大的組成原件，例如，在狗的基因組中，至少有31%是轉(zhuǎn)座子，而人類基因組中轉(zhuǎn)座子占據(jù)的比例達(dá)到了46%，在玉米中，轉(zhuǎn)座子甚至占據(jù)整個(gè)基因組的85%。根據(jù)轉(zhuǎn)座的方式不同，轉(zhuǎn)座子被分為由DNA介導(dǎo)的和由RNA介導(dǎo)的兩大類。研究表明，逆轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子在人類基因組中達(dá)34%，其中，主要由Alu序列、SVA（SINEVNRT-Alu）、長(zhǎng)散置元件（long interspersed element-1，L1）組成。根據(jù)結(jié)構(gòu)特征，DNA轉(zhuǎn)座子又可以分為末端反向重復(fù)（Terminal inverted repeats，TIRs ）、微型反向重復(fù)轉(zhuǎn)座元件（Miniature inverted repeat transposable elements，MITEs）和Helitrons等。

轉(zhuǎn)座子是動(dòng)植物體內(nèi)的內(nèi)源性小分子RNA的來(lái)源之一，轉(zhuǎn)座子可以通過(guò)誘導(dǎo)產(chǎn)生siRNA。研究表明轉(zhuǎn)座子衍生的小分子RNA與非編碼RNA之間有著很密切的聯(lián)系，參與多種重要的調(diào)控功能。轉(zhuǎn)座子可以通過(guò)誘導(dǎo)產(chǎn)生多種RNA，例如：miRNA、siRNA、piRNA等。過(guò)去一直認(rèn)為siRNA是通過(guò)內(nèi)源性雙鏈RNA形成，但在有些物種，例如蝴蝶等，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)座子也是siRNA的重要來(lái)源。

微型反向重復(fù)轉(zhuǎn)座元件（Miniature inverted repeat transposable elements,簡(jiǎn)稱MITEs），是近年來(lái)在細(xì)菌、植物和動(dòng)物基因組中發(fā)現(xiàn)的一種被歸類為Class II型的非自主轉(zhuǎn)座的可轉(zhuǎn)座DNA元件。由于MITEs缺乏編碼序列，并且其本身進(jìn)化十分迅速，對(duì)于現(xiàn)有的技術(shù)手段來(lái)說(shuō)，準(zhǔn)確地鑒定MITEs仍然比較困難。但是，現(xiàn)在迅速擴(kuò)張的基因組數(shù)據(jù)庫(kù)為研究MITEs提供了不少便利。

當(dāng)前的研究表明，轉(zhuǎn)座子參與許多重要的生理活動(dòng)、表現(xiàn)出許多遺傳效應(yīng)，是具有重要功能與研究前景的一類DNA元件，例如，轉(zhuǎn)座子在基因上的插入，能夠引起插入突變，使得插入的位置上出現(xiàn)新的基因，導(dǎo)致原本基因功能的缺失或改變。而MITEs作為一類特殊的轉(zhuǎn)座子同樣具有重要的功能與作用，基于MITE_Hunter鑒定全基因組中的MITEs，能夠給MITEs的研究提供新的方法與途徑。

小干擾RNA（small interfering RNA; siRNA）有時(shí)稱為短干擾RNA（shortinterfering RNA）或者沉默RNA（silencing RNA），是一類長(zhǎng)20~25bp的雙鏈RNA分子，調(diào)控RNA干擾通路。小干擾RNA通過(guò)轉(zhuǎn)錄后調(diào)控，降解互補(bǔ)的mRNA來(lái)干擾特定基因的表達(dá)從而抑制翻譯過(guò)程。siRNA在RNA抑制相關(guān)機(jī)制中行使抗病毒功能，并且在基因組染色質(zhì)的形成過(guò)程中扮演重要角色。siRNA可以通過(guò)轉(zhuǎn)染進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部。原則上，任何一個(gè)基因都可以被具有互補(bǔ)序列的合成siRNA抑制，siRNA是后基因組時(shí)代驗(yàn)證基因功能和藥物靶向的重要工具。

在不同的物種中，siRNA前體的莖環(huán)結(jié)構(gòu)具有相當(dāng)大的保守性，且具有較大的序列同源性。現(xiàn)階段的預(yù)測(cè)方法，主要基于siRNA這兩點(diǎn)特征，利用生物信息學(xué)軟件，在已測(cè)序的基因組序列中進(jìn)行搜索比對(duì)，再根據(jù)同源性的高低排序，將符合條件的候選siRNA與已經(jīng)通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的siRNA分子進(jìn)行分析比較，最終確定該物種siRNA的數(shù)量及分布。現(xiàn)階段的預(yù)測(cè)方法工作量大，需要進(jìn)行基因組搜索比對(duì)、同源性分析等，搜索比對(duì)過(guò)程時(shí)間長(zhǎng)，并且通常帶有物種的局限性，大部分僅適用于動(dòng)物，植物方面也只適用于擬南芥等少數(shù)模式植物，缺少普遍適用于植物的預(yù)測(cè)方法。

發(fā)明內(nèi)容