布氏锥虫是寄生在哺乳动物及人的血液中的鞭毛虫,主要分布于撒哈拉沙漠的广大非洲地区,引起人的非洲锥虫病(也称非洲睡眠病)和家畜的那加纳病。该病不仅危害人的健康,而且对畜牧业生产也造成严重的经济损失。由于布氏锥虫在进化上地位特殊,使其成为一种很好的研究真核生物起源和宿主与寄生原虫相互关系的良好模型。布氏锥虫需要在昆虫和哺乳动物宿主之间交替完成复杂的生活史,但其基因在不同生活时期呈持续性表达,而且基因表达调控应该是在转录后水平进行。然而,有关布氏锥虫在不同生活史阶段的调控分化尽管有大量的研究,但机制目前仍不清楚。假基因长期以来被认为是缺失功能的。但近年来,越来越多的研究结果显示,假基因在基因调控表达中具有重要的生物学功能。本论文通过利用高通量测序技术对布氏锥虫的小RNA进行深度的研究,发现在布氏锥虫中有大量来源于假基因的小RNA,当TbDCL1(Trypanosoma brucei Dicer-like 1 protein)沉默之后,这些小RNA的表达量明显下降,而它们潜在靶向作用的蛋白编码基因则上调表达。这些结果表明这些小RNA不是随机降解的片段,而是通过RNA干扰的方式调控基因表达的siRNA。大量的研究结果证实NATs(natural antisense transcripts)在多细胞真核生物转录后的调控中扮演着非常重要的角色,并且能通过形成的双链RNA产生siRNA进入RNAi途径执行调控功能。但是迄今,还没有对锥虫进行NATs大规模研究的报道。基于基因组注释以及高通量测序所得的小RNA对布氏锥虫的NATs和NAT来源的小RNA进行全面的分析,我们发现NATs的现象在布氏锥虫的血流型和前循环型中都存在,但是有趣的是,它们在血流型中更为丰富。和多细胞的高等真核生物不同,布氏锥虫中的NATs现象仅发生在细胞核转录序列中,在线粒体中并不存在,而且组成布氏锥虫NATs的转录序列主要是非编码基因。NAT来源的小RNA具备了布氏锥虫siRNA的一些特点,进一步的实验证据显示它们也能通过RNAi的方式调控基因表达,甚至参与布氏锥虫的分化调控。MRB1(the mitochondria RNA binding complex 1)复合体是近期在布氏锥虫中发现的一个与TbRGG1和TbRGG2相结合的一个复合体。有研究结果显示TbRGG1和TbRGG2对布氏锥虫的生长是必需的,并参与RNA编辑过程,推测MRB1复合体可能在布氏锥虫的RNA编辑中起到目前未知的重要作用。在布氏锥虫的MRB1复合体中,有两个特殊的亚基GAP1/GAP2 (guide RNA associated proteins),对它们进行分析并没有发现一些已知结构域的存在,而且两个亚基彼此之间具有一定的同源性。我们将这两个蛋白在布氏锥虫中进行沉默后发现,它们的缺失对于布氏锥虫血流型的生长是致死的。同时,这两个蛋白的下调表达抑制了小环编码的gRNA的形成。蛋白免疫印迹(Western Blot)揭示,GAP1/GAP2分布于布氏锥虫的线粒体中,说明在布氏锥虫血流型中,虽然线粒体的体积变小,功能的需求减低,但动基体中的RNA编辑仍在进行。本研究在布氏锥虫中发现来源于假基因具有调控基因表达的siRNA,以及全基因组范围内鉴定NATs和NAT来源的siRNA,不仅揭示了真核生物中假基因的新功能、丰富了布氏锥虫siRNA的来源,而且为真核生物中非编码小RNA的起源提供了新的研究方向。此外,我们发现布氏锥虫NATs在不同生活史时期的表达差异以及线粒体中的RNA编辑现象在血流型中的出现,也为探索布氏锥虫的分化机制提供新的理论基础。