家蚕一类非典型SINE转座子(BmSINE-A3B)的鉴定、进化与功能分析

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家蚕基因组中的重复序列含量非常高,约占整个基因组的40%左右,而其中转座子占了相当大的比重。SINEs转座子是一类非自主转座的转座子,它在家蚕基因组中占的比例高达4.7%。根据SINEs转座子的结构和同源性,可以将其分为BM1、BmSE、BmSINE1、BmSINE2、BmSINE3和BmSINE4等六类。然而,在家蚕基因组中还存在着一些未被鉴定的SINEs转座子,我们发现了一类非典型结构的SINEs转座子,由于与典型SINEs转座子主要差别在于它含有3个A box,所以我们把它命名为BmSINE-A3B。我们对BmSINE-A3B进行了鉴定、进化与功能分析,所取得的结果如下:1.BmSINE-A3B转座子的鉴定我们根据结构和同源搜索的方法在家蚕基因组中共鉴定到506个BmSINE-A3B转座子拷贝,约占整个家蚕基因组的0.025%。该转座子除了拥有SINE转座子共有的头部、身体以及尾巴外,其头部拥有独特的3个A box结构。另外,我们对其它已测序的鳞翅目昆虫基因组:帝王蝶(Danaus plexippus),诗神袖蝶(Heliconius melpomene),烟草天蛾(Manduca sexta)和小菜蛾(Plutella xylostella)的基因组分别进行了分析,结果发现在这些昆虫的基因组中并未鉴定出BmSINE-A3B转座子,说明在已测序的鳞翅目昆虫中,这类转座子是家蚕特有的。2. BmSINE-A3B转座子在家蚕基因组和染色体上的分布为了检验BmSINE-A3B转座子的插入是否具有偏好性,我们统计了BmSINE-A3B转座子在家蚕染色体和基因附近的分布情况。结果表明BmSINE-A3B转座子在家蚕染色体上是随机均匀分布的。另外,我们分析了BmSINE-A3B转座子在家蚕预测基因及在基因两侧区域的插入情况。结果发现该转座子在基因组中的插入模式与对照无明显差异,说明其偏向插入基因组的非功能区域。3. BmSINE-A3B的扩增时间及进化分析为了估计这些BmSINE-A3B转座子在家蚕基因组中的扩增情况,我们分别进行了插入时间估计、Network分析,结果显示BmSINE-A3B在近3百万年内经历了一次爆发性扩增,在2百万年时到达一个扩增的高峰,并且在近1百万年内趋于稳定。4. BmSINE-A3B转座子对邻近基因的调控为了检验BmSINE-A3B转座子的插入是否会调控附近基因的表达,我们构建了EGFP的表达载体,并将BmSINE-A3B分别加入到基因的5’端和3’端,然后进行细胞转染实验,结果表明无论是mRNA水平还是蛋白水平,BmSINE-A3B插入到5’端和3’端都抑制了基因的表达,并且3’端的抑制作用更为明显。5.BM1和BmSE转座子对邻近基因表达的影响接着,我们利用上述同样的方法检测了另外两个家蚕SINE转座子(BM1和BmSE)对邻近基因的调控影响。结果表明BMl插入到EGFP基因的5’端和3’端都会抑制基因的表达,BmSE插入到EGFP的5’端增强基因的表达,BmSE插入到EGFP的3’端抑制基因的表达。本文利用结构和同源搜寻的方法在家蚕基因组中鉴定出一个新的SINE类转座子——BmSINE-A3B,该转座子含有3个A box,是非典型结构的SINE转座子。通过比较基因学分析发现BmSINE-A3B转座子是家蚕特有的。该类转座子在家蚕基因组上的分布是随机的,但是对附近基因的表达起抑制作用。另外,本文对家蚕其它SINE转座子的调控也做了初步研究。综上所述,本文的研究结果为非典型SINE转座子的鉴定及深入研究SINE转座子的功能提供了重要信息。
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