河南農(nóng)大姚文與中科院北京基因組所章張課題組合作發(fā)布真核生物長(zhǎng)鏈反向重復(fù)序列數(shù)據(jù)庫(kù)

近日，河南農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院姚文教授（校聘）課題組聯(lián)合中國(guó)科學(xué)院北京基因組研究所章張研究員在國(guó)際知名期刊《Nucleic Acids Research》在線發(fā)表了題為《LIRBase: acomprehensive database of long inverted repeats in eukaryotic genomes》的研究論文。該研究系統(tǒng)鑒定了424個(gè)真核生物基因組中的長(zhǎng)鏈反向重復(fù)序列（long invertedrepeat，LIR），并構(gòu)建了數(shù)據(jù)庫(kù)LIRBase。LIRBase不僅提供了數(shù)據(jù)檢索與下載等功能，還提供了多個(gè)在線分析LIR的功能模塊，包括LIR序列的鑒定、LIR表達(dá)量分析、LIR二級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)、BLAST分析、高通量小RNA測(cè)序數(shù)據(jù)比對(duì)LIR序列、小RNA靶標(biāo)基因預(yù)測(cè)等。

小干擾RNA（small interfering RNA，siRNA）是一類(lèi)在真核生物中廣泛存在、長(zhǎng)度為18~25個(gè)堿基的非編碼調(diào)控序列。siRNA通過(guò)調(diào)節(jié)基因的表達(dá)水平，參與了真核生物的生長(zhǎng)發(fā)育、腫瘤發(fā)生、性別分化、環(huán)境適應(yīng)等眾多生命過(guò)程。研究發(fā)現(xiàn)，LIR可轉(zhuǎn)錄形成長(zhǎng)的發(fā)卡結(jié)構(gòu)RNA（long hairpinRNA, hpRNA），經(jīng)進(jìn)一步加工可形成長(zhǎng)度為21~22個(gè)堿基的siRNA。鑒于LIR的重要生物學(xué)功能，課題組系統(tǒng)鑒定了424個(gè)真核生物基因組中的6,619,473條LIR序列，并構(gòu)建了LIRBase數(shù)據(jù)庫(kù)。其中，在77個(gè)后生動(dòng)物基因組中鑒定了297,317條LIR序列；在139個(gè)植物基因組鑒定了1,731,978條LIR序列；在208個(gè)脊椎動(dòng)物基因組中鑒定了4,590,178條LIR序列。作為一站式數(shù)據(jù)庫(kù)，LIRBase將有助于推動(dòng)真核生物L(fēng)IR以及由LIR形成的siRNA的功能及進(jìn)化機(jī)制研究。

實(shí)驗(yàn)室前期研究中報(bào)道了一個(gè)水稻F₂群體的小RNA測(cè)序數(shù)據(jù)，通過(guò)對(duì)小RNA表達(dá)量的遺傳分析，發(fā)現(xiàn)OsDCL2b、OsDCL2a、OsRDR2等基因的自然變異調(diào)控了大量小RNA在不同材料之間的表達(dá)量變異（Wang and Yao et al. eLife, 2015; Yao et al. ComputStruct Biotechnol J, 2020）。然而，前期研究同時(shí)發(fā)現(xiàn)仍有大量小RNA的表達(dá)量變異和DCL、RDR、AGO等小RNA生物合成過(guò)程的關(guān)鍵基因沒(méi)有關(guān)系。本研究利用LIRBase數(shù)據(jù)庫(kù)重新分析了這套小RNA測(cè)序數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)大量小RNA是由LIR形成的，LIR在F₂群體兩個(gè)親本之間的序列變異是大量小RNA在不同F(xiàn)₂材料之間表達(dá)量變異的形成原因。

使用LIRBase分析另外一套水稻小RNA測(cè)序數(shù)據(jù)，本研究篩選到一條LIR，在水稻受白葉枯病菌侵染之后迅速高量表達(dá)。LIRbase數(shù)據(jù)庫(kù)預(yù)測(cè)顯示，這條LIR編碼的siRNA靶向8號(hào)染色體上串聯(lián)排列的多個(gè)編碼類(lèi)萌芽素蛋白的基因。這些基因位于前期研究中報(bào)道的一個(gè)水稻廣譜抗白葉枯病的主效QTL位點(diǎn)內(nèi)。目前，實(shí)驗(yàn)室正在圍繞這一通路開(kāi)展后續(xù)實(shí)驗(yàn)。

河南農(nóng)業(yè)大學(xué)博士生賈利華和李陽(yáng)副教授（校聘）為該論文共同第一作者，姚文教授（校聘）和章張研究員為該論文共同通訊作者。該研究得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2017YFC0907502）、國(guó)家自然科學(xué)基金（31900451，31871328，32030021）、河南農(nóng)業(yè)大學(xué)拔尖人才科研啟動(dòng)基金（30500581）、中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專(zhuān)項(xiàng)（XDA19050302）等項(xiàng)目的資助。

全文鏈接：

https://academic.oup.com/nar/advancearticle/doi/10.1093/nar/gkab912/6395344?searchresult=1

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文字：李陽(yáng)

審核：姚文

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總結(jié)

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