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非編碼RNA調(diào)控仿刺參腸道再生和皂苷合成研究獲進(jìn)展
非編碼RNA中的miRNA和tRNA在基因表達(dá)調(diào)控中扮演重要角色，然而在棘皮動(dòng)物中相關(guān)研究較缺乏。中國科學(xué)院海洋研究所研究員李富花課題組通過多組學(xué)數(shù)據(jù)整合分析，揭示了棘皮動(dòng)物miRNA和tRNA基因的組織結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、進(jìn)化歷史和表達(dá)調(diào)控機(jī)制，以及它們在海參腸道再生和皂苷合成等生物學(xué)過程中的重要作用。相關(guān)研究成果分別發(fā)表在Genomics和Open Biology上。
研究人員鑒定和注釋了112個(gè)仿刺參miRNA家族，其中70個(gè)為新家族；提出了miRNA基因簇進(jìn)化的“功能性表達(dá)”新模型，揭示了表達(dá)量控制和背景選擇作用在miRNA基因簇形成中的重要作用，發(fā)現(xiàn)仿刺參表達(dá)量最高的新miRNA家族聚集在一個(gè)特殊的n2基因簇中，通過抑制RFP和CTBP進(jìn)而激活Wnt通路促進(jìn)腸道再生。在tRNA研究方面，發(fā)現(xiàn)各種tRNA的拷貝數(shù)與其翻譯的特定氨基酸的轉(zhuǎn)錄組豐度成正比，提示二者之間通過協(xié)同進(jìn)化提高翻譯效率；其中參與快速響應(yīng)的臨時(shí)表達(dá)基因傾向于犧牲其功能以提高翻譯速度，包括半壽期較短的各種免疫響應(yīng)基因和消化酶。海參tRNA基因與其特有的皂苷合成通路基因之間發(fā)生了高度的協(xié)同進(jìn)化，其中三萜骨架合成、氧化和糖基化的關(guān)鍵酶LAS、CYP和UGT翻譯優(yōu)化程度顯著高于其他棘皮動(dòng)物。海參tRNA基因組成與其食物來源-海水顆粒有機(jī)物的氨基酸組成相匹配，這種適應(yīng)性進(jìn)化提高了其利用低養(yǎng)分的海洋碎屑生存的能力。
研究對仿刺參的miRNA和tRNA基因信息進(jìn)行了解析，闡述了其基因結(jié)構(gòu)特征和表達(dá)調(diào)控機(jī)制，為今后海參轉(zhuǎn)錄后水平和翻譯水平的基因表達(dá)調(diào)控研究提供了理論基礎(chǔ)。此外，研究首次發(fā)現(xiàn)調(diào)控海參腸道再生的關(guān)鍵miRNA基因簇，并通過揭示海參整個(gè)皂苷合成通路發(fā)生了高度的適應(yīng)性進(jìn)化，確認(rèn)海參可以自身合成皂苷，鎖定了海參皂苷合成的關(guān)鍵酶CYPs和UGTs，為海參再生和皂苷合成研究提供了重要線索。
來源：中國科學(xué)院
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