文昌鱼连续胚胎发育时期中可变剪切的发现与功能探索

来源 :厦门大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:q520fang
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
可变剪切(alternative splicing)赋予了基因表达和功能的多样性,对细胞分化、细胞命运、组织器官发育及其功能维持具有重要的调控作用。区别于基因层面的研究,从isoform水平去开展分析可以了解基因功能的改变。文昌鱼是研究脊椎动物胚胎器官发育的理想动物模型,在文昌鱼胚胎发育过程中开展可变剪切研究,具有其它模式生物不具备的优点。相关研究对脊椎动物的器官胚胎发育和进化起源研究具有积极的参考价值。由于现有基因组注释的不理想,以文昌鱼为模式动物开展胚胎基因表达的动态研究存在着转录本拼接、注释和定量不可靠的问题。为此,本研究以佛罗里达文昌鱼(Brachiostoma floridae,B.floridae)为研究载体,基于16个胚胎发育时期的链特异性转录组测序数据和七个胚胎发育时期混合样品的三代测序数据,开发了一个转录本整合文库计算工作流,构建了一个含有164,603超级转录本(supertranscript)、189,528转录本的佛罗里达文昌鱼转录组参考文库,并利用Annocript流程对文库进行了全面的注释。其中,我们发现了 16,231个基因可变剪切所产生的41,157个isoform。接着,我们以文昌鱼转录组参考文库为模板,对转录组进行表达水平分析,绘制了文昌鱼胚胎发育连续表达谱。基于连续表达谱,我们开展了文昌鱼胚胎发育基因表达模式的系统性分析。首先,我们发现了 28,789个特异性表达基因,24,971个选择性表达基因,21,167个抑制表达基因和2,888个管家基因。基因本体论(Gene Ontology,GO)功能分析表明以上四类模式表达基因在发育中起到重要作用。其次,基于基因表达的速度变化,结合KOG功能注释和基因表达在不同发育时期的变化趋势,我们推测文昌鱼的母体-合子启动在受精后并在256细胞时期结束。此外,利用NCA算法我们预测了 80转录因子在文昌鱼胚胎发育过程中的活性,并描述转录因子之间是如何相互协作保证胚胎发育进程的正常进行。接下来,我们对文昌鱼不同胚胎发育时期的可变剪切进行了系统分析。从可变剪切的角度阐述了文昌鱼在进化的地位,描绘了文昌鱼不同胚胎发育时期转录组的差异。我们发现大规模isoform切换事件发生在256细胞-原肠胚早期,原肠胚早期-原肠胚中期,以及神经胚中期-神经胚晚期,这暗示在这三个时期胚胎通过基因的可变剪切形式进行复杂而又精密的胚胎发育调控。进一步功能分析发现,isoform切换的倾向性为protein-coding向noncoding切换,长ORF向短ORF切换,不同domain之间切换。我们也以KLF4(Kruppel-like factor4)为例,阐述了 isoform切换背后的生物学意义。综上所述,本研究取得了以下几项成果:(1)我们构建了文昌鱼转录组参考库,绘制了文昌鱼胚胎发育基因连续表达谱,为系统开展文昌鱼胚胎发育奠定了数据基础。(2)模式基因和转录因子的分析,为文昌鱼的器官胚胎发育研究提供了潜在的研究靶标。(3)可变剪切在胚胎发育过程中发挥着重要的调控作用。我们从isoform切换角度,阐述了基因在胚胎发育的不同时期是如何通过可变剪切正确地行使功能和发挥作用,为后期的实验验证提供方向以及理论指导。总之,本研究为开展脊椎动物器官胚胎发育分子机制研究提供了基因线索和方法参考,也为文昌鱼的模式化提供了数据支持。
其他文献
分子内与分子间电输运作为有机电子器件中两种电荷传输形式,对有机电子器件性能起决定性作用。研究π共轭结构分子内和分子间电输运性质不仅有助于理解聚集态有机电子材料的电荷输运机理,对提高有机电子器件的性能也具有重要的指导意义。在分子聚集态中,分子周围存在着复杂的分子内和分子间相互作用力,所以常规表征方法很难分辨和研究分子内和分子间的本征电输运性质。机械可控裂结技术是一种机械稳定性较高的单分子电学测量技术
随着海洋产业的发展,水下视频传输愈发受到工业界和学术界的重视。然而作为中远距离传输的主要媒介,水声信道却以其复杂多变的特性,成为了制约水下数据传输性能的主要痛点。为了对抗水声信道诸多不利的因素,比如带宽的限制和多普勒频偏的影响,学者们做了大量的工作。而为了更加高效地对数据,特别是图像和视频数据进行传输,一个行之有效的方法便是引入自适应传输技术。因此本文针对水声视频自适应传输的若干关键技术进行了研究
鼻咽癌(Nasopharyngeal carcinoma,NPC)是发生于鼻咽上皮的常见恶性肿瘤之一,在我国南方地区常见癌症中位居第三。因其高侵袭特性,致使大约80%的鼻咽癌患者初诊即处于中晚期阶段,丧失彻底治愈的机会。目前,放射治疗作为鼻咽癌的首选治疗策略,仍存在较高的远端转移率、易复发等预后不良现象。研究表明,抗有氧糖酵解疗法是一种有效的治疗癌症的途径。报道指出异常活跃的Wnt/β-caten
智慧交通、自动驾驶等重大应用方向的兴起,对交通环境的准确、实时、三维、语义化的感知提出了迫切需求。激光扫描技术是当前大规模三维测量的最佳技术手段之一,为大规模交通环境的三维感知提供了数据基础。已有的面向交通的激光扫描点云应用主要集中在静态道路对象的提取和高精度地图的建模。交通环境是以车辆运行和驾驶者为核心的环境,因此对驾驶员的视觉感知评估,以及对交通动态过程的三维建模都是交通环境感知中的重要科学问
组织工程角膜(Bioengineered Cornea)是利用支架材料和种子细胞,使用组织工程技术和方法,构建出可替代人角膜,用于治疗因角膜疾病致盲的患者的新兴医疗器械。根据世界卫生组织的报道,角膜病是仅次于白内障的第二大致盲性眼病,并以每年新增超过50万患者。角膜移植是治疗角膜盲最有效的治疗方法。尽管随着材料学和工程学的进步,组织工程角膜制备原料的和方法不断推陈出新,但是通过长期动物实验验证和临
异柠檬酸脱氢酶1(IDH1)催化异柠檬酸氧化脱羧形成α-酮戊二酸(α-KG)。近年来,IDH1 Arg132位点的各种突变体被发现能催化产生大量的癌性代谢产物2-HG,导致胶质瘤、急性髓细胞性白血病和肝癌等多种肿瘤的发生。研究表明,2-HG致癌的机理与其抑制α-KG依赖的双加氧酶,增强HIF-1α的表达,并引起DNA或组蛋白的高甲基化,阻碍细胞分化等有关。糖脂代谢重塑在肿瘤发生中起重要作用,然而,
钢铁材料强度高、塑韧性好,同时具有资源丰富、价格低廉、易于加工等优点,广泛应用于航空航天、化工、石油、海洋等工程机械行业。近年来,随着工程机械行业的更新换代,大型工程结构件对钢铁材料力学性能的要求也越来越高。析出强化是提高钢铁合金强度最为简单有效的方法之一,其中寻找与基体“匹配”的纳米强化相是目前最受关注的研究方向。最近的研究发现,硅化物G相与马氏体钢基体(BCC-Fe)存在共格关系,并以纳米颗粒
目前,随着全世界对疾病诊断、精准医疗、健康监控等医疗健康领域日趋关注,生物传感技术在临床与实验室诊断领域得到了蓬勃发展。生物传感器所具有的选择性好、灵敏度高、快速等优势展现出巨大的潜力。然而,在生物传感技术的应用中,依然存在对大型仪器的依赖、成本过高、无法满足实际应用中对疾病生物标志物高效、即时检测的需要等问题。因此,研发高效、灵敏、特异、便携、快速测定的生物传感器是当前研究的热点。本论文建立了四
研究背景:胰腺癌作为致死率极高的疾病,一直困扰着人类健康。据WHO最新数据显示,其已成为世界第七大癌症致死病因,而此现象在发达国家尤甚。在过去的二十年内,尽管研究者做出了诸多努力,然收效甚微,该疾病五年生存率始终未超过10%。导致胰腺癌治疗困难的主要原因之一是其肿瘤细胞外存在大量致密的基质。在肿瘤基质中,存在大量的细胞和非细胞成分。其中细胞成分包括胰腺星状细胞,上皮细胞,免疫调节细胞等。其中胰腺星
学位
双孢蘑菇(Agaricus bisporus)是一种产量高、消费量大、栽培广泛的食用菌。不耐高温是限制其人工栽培的主要因素。因此,深入了解双孢蘑菇的耐温机制和培养新型种质优良的耐高温菌株,具有十分重要的生产价值和理论意义。本实验室通过比较耐温型双孢蘑菇02菌株和常规双孢蘑菇8213菌株之间的转录组表达差异,筛选出一个与耐温相关的基因,对氨基苯甲酸.(PABA)合酶基因(Pabs)。该基因编码的PA