蜜蜂球囊菌中长链非编码RNA的调控作用

• 作者: 付中民 周丁丁 周紫彧 杜宇 熊翠玲 王杰 祝智威 范元婵 范小雪 蒋海宾 郑燕珍 郭睿 陈华枝 陈大福
• 来源期刊: 中国农业科学
• 关键词: 蜜蜂球囊菌 长链非编码RNA 顺式作用 反义lncRNA 竞争性内源RNA
• 年，卷（期）: 2021,（1）
• 所属期刊栏目: 研究简报
• 页码范围: 224-238
• 页数: 15页
• 语种: 中文
• DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2021.01.017

摘要

[目的]长链非编码RNA(long non-coding RNA,lncRNA)是一类二、三级结构高度保守,长度>200 nt且不具蛋白编码能力的RNA,在转录和转录后水平广泛参与调控剂量补偿、细胞分化和生长发育等生命活动.本研究基于前期获得的蜜蜂球囊菌(Ascosphaeraapis,简称球囊菌)菌丝和孢子混合样品的高质量lncRNA组学数据进行球囊菌lncRNA的顺式(cis)作用、反义lncRNA(antisense lncRNA)作用和竞争性内源RNA(competing endogenous RNA,ceRNA)作用的分析和探讨,以期揭示lncRNA在球囊菌中的潜在功能.[方法]基于lncRNA基因在染色体上的位置,预测lncRNA上下游100 kb以内的蛋白编码基因;使用Blast软件将上下游基因比对到GO和KEGG数据库,以获得功能和通路注释.利用LncTar软件对反义lncRNA的靶mRNA进行预测,并使用Blast软件将上述靶mRNA比对到KEGG和eggNOG数据库.利用TargetFinder软件预测lncRNA靶向结合的miRNA及miRNA靶向结合的mRNA,根据靶向结合关系建立lncRNA-miRNA和lncRNA-miRNA-mRNA调控网络,进而通过Cytoscape v3.7.1软件进行调控网络的可视化.利用RT-PCR对调控网络中的lncRNA、靶miRNA和靶mRNA进行表达验证.[结果]共预测出371个lncRNA的5852个上下游基因,可注释到细胞进程、代谢进程和应激反应等48个功能条目,以及新陈代谢途径、次生代谢产物的生物合成和抗生素的生物合成等121条通路,表明部分lncRNA可通过顺式作用调节上下游基因的表达,从而参与调控球囊菌的生长发育及物质能量代谢等基础生命活动.球囊菌的7个lncRNA与7个靶mRNA存在序列互补关系,其中5个mRNA在eggNOG数据库中仅注释为假定蛋白,仅gene3444在KEGG数据库注释为核孔复合体蛋白An-Nup120和假定蛋白,表明上述1个反义lncRNA可能参与调控核孔复合体蛋白的生物合成等生物学过程.此外,共预测出227个lncRNA与73个miRNA之间存在靶向结合关系,其中多数lncRNA(79.02％)仅能结合1—2个miRNA,部分miRNA可被多个lncRNA靶向结合;进一步构建氧化磷酸化通路和MAPK信号通路相关的lncRNA-miRNA-mRNA调控网络,分析结果显示氧化磷酸化通路相关的222个lncRNA靶向78个miRNA及50个mRNA,MAPK信号通路相关的222个lncRNA靶向76个miRNA及46个mRNA,表明部分lncRNA通过ceRNA作用调控此两条通路,从而影响球囊菌的能量合成、环境适应以及生长发育等过程.[结论]部分lncRNA可能通过顺式作用和ceRNA作用调节球囊菌的生长发育、物质能量代谢以及环境适应等生物学过程;MSTRG.5393.1可能作为反义lncRNA调控球囊菌的核孔复合体的蛋白合成.