红色毛癣菌(Trichophyton rubrum)miRNA及其对孢子和菌丝中基因表达调控分析

摘要

microRNA（miRNA）是真核生物中存在的一类小分子RNA，通常为18-24nt，广泛参与基因表达的调控。红色毛癣菌是重要的病原真菌，也是浅表感染真菌研究的模式生物。本论文利用二代测序技术，通过构建红色毛癣菌孢子和菌丝的小RNA的文库，研究miRNA在红色毛癣菌中的存在情况，并对miRNA调控的靶基因进行预测;结合miRNA与对应的靶基因在孢子和菌丝中表达差异对miRNA参与红色毛癣菌基因表达及生长发育的调控进行初步研究。 对红色毛癣菌孢子和菌丝中小RNA高通量测序发现了158条保守的miRNAs和12条新发现的miRNAs。这些miRNA非常保守，属于92个miRNA家族(miRNAfamilies)，在包括植物、动物等多个物种中都存在。对红色毛癣菌中miRNA调控的靶基因进行预测表明，170条miRNAs调控的靶基因为5470个。超过一半以上的靶基因对应2个或2个以上的miRNAs，其中33条miRNAs调控100个以上的靶基因表达;12个靶基因对应8条miRNAs。这与一个miRNA可以调控多个（甚至上千个）基因表达;几个miRNAs也可以调节同一个基因表达的报道相一致。进一步分析红色毛癣菌中170条miRNAs在其它浅表感染真菌中的保守性及调控靶基因的特点，发现70条miRNAs在其它6种浅表感染真菌分别存在，10条miRNAs在七种浅表感染真菌中都存在。对这10条miRNAs在其它真菌中的靶基因进行预测，并对所有靶基因与红色毛癣菌中的靶基因同源性进行比较，发现在这些真菌中存在的同源基因对应的miRNAs与红色毛癣菌中的靶基因对应的miRNAs相一致。这一结果表明miRNA在浅表感染真菌中可能存在相近的作用模式。 对miRNA调控的靶基因功能进行GO和KEGG分析发现，miRNA调控的靶基因广泛参与各种生物合成和代谢途径。在miRNA的5470个靶基因中有49个基因编码分泌蛋白对应47个miRNAs。由于分泌蛋白是红色毛癣菌关键的致病因子，因此miRNA可能参与红色毛癣菌感染过程的调控。 为了进一步了解miRNA对mRNA调控的机制及miRNA对红色毛癣菌生长发育的影响，我们对孢子和菌丝中miRNA以及对应的靶基因表达水平进行分析。发现了21条在孢子和菌丝中差异表达的miRNAs。这21条miRNAs对应1571个靶基因，其中137个靶基因在孢子和菌丝中显著差异表达。miRNA和mRNA的相关性分析显示miRNA和mRNA间存在负调控关系包括22个下调表达的靶基因对应7条上调表达的miRNAs，42个上调表达的靶基因对应12条下调表达的miRNAs。对这137个靶基因的功能分析发现这些基因大多数参与转录，转录调控，RNA转录后加工。核糖体组装和翻译。这些结果表明miRNA除了通过与靶基因互补结合，还通过与包括转录因子在内的其它调控因子相互作用，共同调控红色毛癣菌的生长发育。 本论文首次对红色毛癣菌中miRNA进行系统分析，结果对进一步研究miRNA参与基因表达调控机制以及miRNA在红色毛癣菌生长发育中的作用都有重要意义。研究结果对于其它浅表感染真菌中miRNA的研究也有借鉴和提示作用。

目录

声明

摘要

中英文对照表

第一章引言

一、miRNA介绍

1．1 miRNA的发现

1．2 miRNA合成及生物学特征

1．3 miRNA的作用机制

1．4 miRNA的生物学功能

1．5 miRNA检测技术

1．6 miRNA生物信息学分析

1．7真菌中miRNA研究进展

二、红色毛癣菌研究

三、立项依据

第二章实验材料与方法

2．1实验材料

2．2实验方法

第三章实验结果和讨论

3．1红色毛癣菌孢子和菌丝中miRNA的检测及特点分析

3．2红色毛癣菌中miRNA的鉴定及其特征分析

3．3红色毛癣菌中miRNA的靶基因预测及靶基因功能分析

3．4红色毛癣菌中的miRNA在其它表皮癣菌中的保守性

3．5红色毛癣中miRNA表达水平以及差异表达分析

3．6 miRNA靶基因在孢子和菌丝中表达水平分析

3．7 mRNA差异表达的关联分析

3．8 miRNA和mRNA表达水平的RT-qPCR验证

3．9讨论

3．10总结

参考文献

附录

致谢