發(fā)布時間：2020-11-22 06:53

　　 當(dāng)今世界不孕癥越來越受人們的關(guān)注,全世界大約有15%的夫婦受到不孕癥的影響,其中約半數(shù)都是男性生殖異常引起的,而精子發(fā)生障礙是導(dǎo)致男性不育的一個重要因素。我們的工作旨在通過深入地了解精子發(fā)生過程,分析影響精子發(fā)生過程中基因表達的轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)錄后調(diào)控的分子機制,為尋找精子發(fā)生障礙的可能成因和治療方法提供指導(dǎo)思路。精子發(fā)生是一個復(fù)雜而動態(tài)的過程,需要一系列基因在其各個階段協(xié)調(diào)且精準(zhǔn)的表達,任一階段的基因表達失調(diào)都有可能會造成精子發(fā)生障礙。而RNA編輯和miRNA編輯作為重要的基因轉(zhuǎn)錄后調(diào)控方式,通過RNA水平上堿基的取代和加減,以更加靈活高效的方式影響和調(diào)節(jié)基因的表達。但是RNA編輯和miRNA編輯是否存在于雄性生殖細胞中,如果存在,其在不同生殖細胞中的分布情況怎樣、作用于哪些生殖基因、是否會影響這些基因的表達,這一系列問題都尚未解決。在本研究中,我們收集了目前已公開發(fā)表的RNA-seq數(shù)據(jù),從編碼和非編碼RNA兩個方面系統(tǒng)的分析了精子發(fā)生過程中多個階段生殖細胞的RNA編輯情況,并對一些在精子發(fā)生過程中發(fā)揮重要作用的基因和miRNA的編輯情況進行詳細闡述。具體過程和結(jié)果如下:1.精子發(fā)生過程中RNA-seq數(shù)據(jù)平臺搭建我們從GEO和SRA數(shù)據(jù)庫中收集了小鼠精子發(fā)生的RNA-seq數(shù)據(jù)和small RNA-seq樣本,分別作為RNA編輯和miRNA編輯檢測的實驗數(shù)據(jù)集。并用這些數(shù)據(jù)集搭建我們精子發(fā)生過程的RNA-seq數(shù)據(jù)平臺。我們根據(jù)細胞類型對數(shù)據(jù)進行分組,并將同一細胞類型的數(shù)據(jù)整合成一個樣本。結(jié)果顯示整合策略在一定程度上增加了測序深度,同時可以獲得不同樣本中一致的編輯位點,與分別檢測每個樣本中的RNA編輯位點相比,該方法可以提高準(zhǔn)確性。2.精子發(fā)生過程中的RNA編輯我們在小鼠精子發(fā)生過程的7種生殖細胞里檢測到了7530個編輯位點共發(fā)生在2012個基因中。這些編輯位點在一些染色體上呈現(xiàn)特殊分布,在17號染色體上的分布密度最高,Y染色體上的編輯位點只分布在Y染色體的兩端。編輯位點主要分布在內(nèi)含子區(qū),基因間區(qū)和編碼區(qū),并且編碼區(qū)的編輯位點中將近一半都會導(dǎo)致氨基酸的改變。而很多在精子發(fā)生過程中起重要作用的基因都被檢測到了非同義編輯事件,如:Ddx3x,Hjurp,Adad1,Tssk6等,反映了RNA編輯在精子發(fā)生過程中對重要基因表達的靈活調(diào)控。3.精子發(fā)生過程的miRNA編輯我們從小鼠和豬中分別鑒定了630個和261個編輯位點。兩個物種之間有許多miRNA編輯現(xiàn)象是一致的,例如編輯位點在各細胞的數(shù)量分布,編輯類型,以及種子區(qū)和非種子區(qū)中A-to-I編輯的分布密度。并且無論是在小鼠還是在豬中,近一半的miRNA編輯事件都發(fā)生在種子區(qū),這意味著近一半的編輯事件都可能會影響miRNA的功能。最后,我們發(fā)現(xiàn)在精子發(fā)生過程中頻繁被編輯的miR-34c通過改變其結(jié)構(gòu)來調(diào)節(jié)靶基因,并在編輯時顯示出功能障礙�？傊�,我們描繪了小鼠和豬精子發(fā)生期間miRNA編輯的整體概況。
【學(xué)位單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：Q78;Q132.1
【部分圖文】：

其中約半數(shù)都是男性生殖異常引起的，而精子發(fā)生障礙是導(dǎo)致男性不育的一個重要因素(JPet al. 2002; Pizzol et al. 2014;Agarwal et al. 2015)。因此，揭示精子發(fā)生的分子機制對于理解男性不育至關(guān)重要。精子發(fā)生是一個復(fù)雜且連續(xù)動態(tài)變化的過程(Bai et al. 2017)，主要分為三個階段：有絲分裂、減數(shù)分裂和成熟精子的形成。如圖 1-1 所示精原細胞經(jīng)過有絲分裂形成初級精母細胞。第一次減數(shù)分裂后形成單倍染色體的次級精母細胞。第二次減數(shù)分裂后形成的圓形精子形態(tài)為圓形且染色體數(shù)目減半。最后圓形精子細胞在去除了細胞中多余的細胞器，形態(tài)也發(fā)生了顯著的變化后形成成熟的精子(Kotaja et al. 2004; Miller et al. 2013;Rathke et al. 2014)。這一過程需要連續(xù)，協(xié)調(diào)且精準(zhǔn)地表達數(shù)千個基因，并與來自轉(zhuǎn)錄，轉(zhuǎn)錄后和翻譯基因調(diào)控的多級調(diào)節(jié)相結(jié)合(Che et al. 2016)。因此，任一階段的基因表達失調(diào)都有可能導(dǎo)致精子發(fā)生障礙，所以只立足于某一階段某個基因去研究精子發(fā)生已不再具有優(yōu)勢。近年來高通量測序技術(shù)的發(fā)展，為我們提供了越來越多的轉(zhuǎn)錄組測序數(shù)據(jù)以供研究。統(tǒng)覽精子發(fā)生的多個階段，不同于單一基因表達，從轉(zhuǎn)錄后調(diào)控的角度去研究精子發(fā)生過程中影響基因表達的因素，將為研究精子發(fā)生，探究其分析機理提供新思路。

圖 1-2 腺嘌呤氧化脫氨基反應(yīng) (Bass 2002)Fig. 1-2 Adenine oxidative deamination reaction (Bass 2002)圖 1-3 3 種 ADAR 蛋白 (Walkley and Jin 2017)Fig. 1-3 Three kinds of ADAR proteins (Walkley and Jin 2017)

圖 1-3 3 種 ADAR 蛋白 (Walkley and Jin 2017)Fig. 1-3 Three kinds of ADAR proteins (Walkley and Jin 2017)1.2.2 RNA 編輯識別工具RNA 編輯位點的檢測從理論上來講是通過比較 RNA 序列和基因組序列，尋找到兩種水平測序數(shù)據(jù)之間的差異，從而找到相比于基因組在 RNA 水平上發(fā)生變化的位點即 RNA 被編輯的點。因此識別 RNA 編輯位點很大程度上需要 RNA-seq 和 DNA-seq 的進步，隨著高通量測序技術(shù)的發(fā)展，不同物種的各個組織中越來越多的 RNA 編輯位點被揭示。RNA 編輯檢測有很多種方法。由于存在著一定的技術(shù)局限性導(dǎo)致成本較高或者結(jié)果假陽性率偏高，目前已經(jīng)很少使用比較基因組法、延伸終止法以及基于 EST 序列的基因組序列比對法等試驗方法去檢測RNA 編輯位點，隨著測序成本越來越低，測序數(shù)量逐步增多，為研究人員提供了大量的數(shù)據(jù)資源，因此通過生物信息學(xué)方法識別 RNA 編輯位點越來越常見。由此而出現(xiàn)了很多用于識別RNA編輯位點的工具，迄今常見的有8種：REDItools(Picardi and Pesole 2013)、GIREMI (Zhang and Xiao 2015)、RED (Sun et al. 2016)、
【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 文彬彬;;章魚犧牲基因換取RNA編輯[J];科學(xué)大觀園;2017年10期

2 常重杰,周榮家,余其興;RNA編輯的研究進展[J];國外醫(yī)學(xué)(分子生物學(xué)分冊);1997年05期

3 劉佳;宋艷捷;孫健英;徐濤;朱明庫;李宗蕓;;甘薯及2個近緣野生種ndhA,ndhB,ycf3,atpA和rps8基因RNA編輯位點的鑒定與分析[J];江蘇師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2019年02期

4 李京源;李濤;朱席琳;伍曉盼;劉英;;ADAR1通過RNA編輯上調(diào)ZNF655表達并促進人肝癌細胞系HepG2中HBV復(fù)制[J];基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)與臨床;2018年03期

5 劉巍峰,高東;RNA編輯[J];生命科學(xué);1999年01期

6 鄭玉姝;趙樸;劉興友;;RNA編輯功能的研究進展[J];生命科學(xué);2008年03期

7 尚觀勝,李曉輝;RNA編輯:受體表達的信息調(diào)節(jié)新機制[J];國外醫(yī)學(xué)(生理、病理科學(xué)與臨床分冊);2000年06期

8 王麗非;錐蟲RNA的編輯——尿苷的插入和刪除[J];國外醫(yī)學(xué)(分子生物學(xué)分冊);2002年06期

9 鄭慶芬;段鐘平;李建生;;成簇的規(guī)律間隔短回文重復(fù)序列/Cas9系統(tǒng)在病毒領(lǐng)域的應(yīng)用[J];臨床肝膽病雜志;2016年01期

10 陸萍;俞嘉寧;;PPR蛋白影響植物生長發(fā)育的研究進展[J];植物生理學(xué)報;2013年10期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前3條

1 黃玲;玉米C型胞質(zhì)敗育相關(guān)基因的表達分析[D];四川農(nóng)業(yè)大學(xué);2012年

2 胡繼宏;水稻同核異質(zhì)系的基因組與轉(zhuǎn)錄組研究[D];武漢大學(xué);2013年

3 楊赟;RNA二級結(jié)構(gòu)在A-I RNA編輯和互斥剪接中的作用及其機制研究[D];浙江大學(xué);2012年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 鄭業(yè)強;煙草sua-CMS和tab1-CMS的鑒定和RNA編輯研究[D];中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院;2019年

2 王肖丹;哺乳動物精子發(fā)生過程中RNA編輯和miRNA編輯的系統(tǒng)性研究[D];西北農(nóng)林科技大學(xué);2019年

3 楊婧渝;擬南芥RNA編輯因子（MORF2）和線粒體RNA聚合酶（RPOTm）結(jié)構(gòu)與功能研究[D];安徽大學(xué);2019年

4 李京源;ADAR1通過對TTPA及ZNF655基因3'UTR的RNA編輯影響HBV表達機制的研究[D];北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院;2018年

5 唐建鵬;水稻苗期白化致死基因OsPPR6的圖位克隆和功能分析[D];南京農(nóng)業(yè)大學(xué);2016年

6 李鵬;利用恢復(fù)基因的近等基因系研究V型小麥細胞質(zhì)雄性不育分子機理[D];山東農(nóng)業(yè)大學(xué);2006年

7 汪軍卿;新城疫病毒P基因RNA編輯及P蛋白磷酸化位點對病毒復(fù)制的影響[D];中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院;2014年

8 劉樹濤;APOB-100 mRNA編輯的細胞異質(zhì)性研究[D];浙江師范大學(xué);2013年

9 王瑜;F_0-ATP合酶4個亞基基因與煙草雄性不育性關(guān)系的研究[D];江西農(nóng)業(yè)大學(xué);2014年

10 張娟娟;新型非抗生素類篩選標(biāo)記系統(tǒng)及水稻質(zhì)體RNA編輯的研究[D];華中農(nóng)業(yè)大學(xué);2013年

本文編號：2894306