nature

当前位置: Nature » 基因&基因组学 » 正文

Nat Com:中科院上海巴斯德所郝沛与植物所李轩研究组联合通过生物大数据研究揭示了反式剪接的基因演化功能

摘要 : 11月2日,国际学术权威刊物自然出版集团旗下子刊《Nature Communications》在线发表了中国科学院上海巴斯德研究所研究员郝沛与中国科学院上海生命科学研究院植物生理生态研究所李轩课题组的合作研究成果

 11月2日,国际学术权威刊物自然出版集团旗下子刊《Nature Communications》在线发表了中国科学院上海巴斯德研究所研究员郝沛与中国科学院上海生命科学研究院植物生理生态研究所李轩课题组的合作研究成果:The evolutionary landscape of intergenictrans-splicing events in insects。该项研究基于大规模转录组测序数据,对反式剪接进行了系统性研究,揭示了反式剪接引导基因功能多样化的过程。

真核生物的基因具有复杂的剪接(splicing)机制。不同于常见的发生在同一转录本上(pre-mRNA)的顺式剪接(cis-splicing),RNA反式剪接(trans-splicing)是将不同基因转录本上的外显子连接起来,形成嵌合mRNA的现象。目前,已有部分有关真核生物中基因反式剪接案例的报道,但反式剪接的一些关键问题仍然没有得到解决: 包括反式剪接是剪接过程中的噪音还是具有显著的生物学功能? 基因反式剪接在多大程度上影响了一个物种的转录组和蛋白组?反式剪接基因是如何起源和进化的?反式剪接机制是否参与到基因功能的多样化?其过程是怎样的?

上海巴斯德所研究员郝沛和上海生科院植生生态所研究员李轩展开合作,李轩课题组的博士生孔艺萌等基于大规模高通量转录组数据分析,从组学和进化的角度对反式剪接基因进行了系统性研究。通过收集分析insecta五个目八个物种的组学大数据,研究人员一共发现了1627个反式剪接事件,涉及2199个基因(占基因总数的1.58%),说明反式剪接对物种转录组只产生小规模的影响;通过对反式剪接基因特征的分析,又发现其与顺式剪接具有既相似又不同的特征。此外,研究人员还发现了mod(mdg4)是insecta中唯一保守的反式剪接事件,它起源于双翅目和鳞翅目物种的共同祖先,在果蝇和蚊子分离后发生了基因结构的巨大变迁,并经历了反式剪接exon的大规模复制扩增。该研究结果否定了反式剪接仅仅是剪接噪音的猜想,证明了反式剪接在基因功能多样化中的作用,同时也说明反式剪接在进化中受到了严格的调控,其导致基因多样化的功能并没有被广泛利用。进一步研究发现,146个反式剪接产物与其他物种基因的顺式剪接产物高度相似,揭示了反式剪接在维持断裂基因结构方面发挥的特殊功能,暗示反式剪接通过改变基因结构的限制,调节基因和基因组的进化过程。

图1:insecta五个目八个物种中检测出的反式剪接事件的分布

图2:insecta中唯一保守的反式剪接事件mod(mdg4)序列的多样性分析

原文链接:

The evolutionary landscape of intergenic trans-splicing events in insects

原文摘要:

To explore the landscape of intergenic trans-splicing events and characterize their functions and evolutionary dynamics, we conduct a mega-data study of a phylogeny containing eight species across five orders of class Insecta, a model system spanning 400 million years of evolution. A total of 1,627 trans-splicing events involving 2,199 genes are identified, accounting for 1.58% of the total genes. Homology analysis reveals that mod(mdg4)-like trans-splicing is the only conserved event that is consistently observed in multiple species across two orders, which represents a unique case of functional diversification involving trans-splicing. Thus, evolutionarily its potential for generating proteins with novel function is not broadly utilized by insects. Furthermore, 146 non-mod trans-spliced transcripts are found to resemble canonical genes from different species. Trans-splicing preserving the function of ‘breakup’ genes may serve as a general mechanism for relaxing the constraints on gene structure, with profound implications for the evolution of genes and genomes.

来源: Nature Communications 浏览次数:0

热门文章TOP

RSS订阅 - 填写您的邮件地址,订阅我们的精彩内容: - 网站地图
网站联系电话:020-87540820 备案号:粤ICP备11050685号-8 增值电信业务经营许可证:粤B2-20120479
©2011-2015 生物帮 All rights reserved.