Məlumat

28.3: Eukariotlarda gen ifadəsinin tənzimlənməsi - Biologiya

28.3: Eukariotlarda gen ifadəsinin tənzimlənməsi - Biologiya


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

28.3: Eukariotlarda gen ifadəsinin tənzimlənməsi

Kitab rəfi

NCBI kitab rəfi. Milli Tibb Kitabxanasının, Milli Səhiyyə İnstitutunun xidməti.

Berg JM, Tymoczko JL, Stryer L. Biochemistry. 5-ci nəşr. Nyu York: WH Freeman 2002.

  • Nəşriyyatçı ilə razılaşma əsasında bu kitaba axtarış funksiyası ilə daxil olmaq mümkündür, lakin onu nəzərdən keçirmək mümkün deyil.


Eukariotlarda DNT-nin böyük bölgələrinin əlçatanlığı onun xromatin strukturundan asılı ola bilər ki, bu da DNT metilasiyası, ncRNA və ya DNT-ni bağlayan zülal tərəfindən idarə olunan histon modifikasiyaları nəticəsində dəyişdirilə bilər. Beləliklə, bu dəyişikliklər bir genin ifadəsini yuxarı və ya aşağı tənzimləyə bilər. Gen ifadəsini tənzimləyən bu modifikasiyalardan bəziləri irsi xarakter daşıyır və epigenetik tənzimləmə adlanır.

Struktur

DNT-nin transkripsiyasını onun strukturu diktə edir. Ümumiyyətlə, onun qablaşdırılmasının sıxlığı transkripsiya tezliyinin göstəricisidir. Səkkiz histon zülalının (birlikdə nukleosom adlanır) ətrafına sarılmış DNT seqmenti ilə birlikdə histonlar adlanan oktamerik zülal kompleksləri DNT-nin həddindən artıq qıvrılmasının miqdarına cavabdehdir və bu komplekslər fosforlaşma kimi proseslərlə müvəqqəti olaraq dəyişdirilə bilər. metilləşmə kimi proseslərlə dəyişdirilir. Bu cür modifikasiyalar gen ifadə səviyyələrində az və ya çox qalıcı dəyişikliklərdən məsul hesab edilir.

Kimyəvi

DNT-nin metilasiyası gen susdurmağın ümumi üsuludur. DNT adətən CpG dinukleotid ardıcıllığında sitozin nukleotidləri üzərində metiltransferaza fermentləri ilə metilləşir (sıx çoxluq təşkil etdikdə "CpG adaları" da deyilir). DNT-nin müəyyən bir bölgəsində (promotor ola bilər) metilasiya nümunəsinin təhlili bisulfit xəritələşdirilməsi adlanan üsulla əldə edilə bilər. Metilləşdirilmiş sitozin qalıqları müalicə zamanı dəyişməz qalır, metillənməmişlər isə urasilə çevrilir. Fərqlər DNT ardıcıllığı və ya CG dinukleotidində C/T-nin nisbi miqdarlarını ölçən Pyrosequencing (Biotage) və ya MassArray (Sequenom) kimi SNP-lərin kəmiyyətini müəyyən etmək üçün hazırlanmış üsullarla təhlil edilir. Anormal metilasiya nümunələrinin onkogenezdə iştirak etdiyi düşünülür.

Histon asetilasiyası da transkripsiyada mühüm prosesdir. CREB bağlayan zülal kimi histon asetiltransferaza fermentləri (HATs) də DNT-ni histon kompleksindən ayıraraq transkripsiyanın davam etməsinə imkan verir. Çox vaxt DNT metilasiyası və histon deasetilasiyası gen susdurulmasında birlikdə işləyir. İkisinin birləşməsi DNT-nin daha sıx şəkildə yığılması, gen ifadəsini aşağı salması üçün bir siqnal kimi görünür.


Nəticələr

Lineage-Spesifik və Paneukaryotik TF-lər.

DNT bağlayan domenlər (DBD) müəyyən bir növ TF-nin mövcudluğunun birmənalı imzalarıdır (8, 16). Buna görə də, müxtəlif eukaryotik nəsillər boyunca hər bir TF sinifinin (cəmi 71) varlığını, bolluğunu və nisbi töhfəsini araşdırmaq üçün eukariotlar arasında DBD-ləri təhlil etdik (Şəkil 1). Qeyd etmək lazımdır ki, biz ümumi sayları aşağı qiymətləndirməyə meylli, lakin yanlış müsbətləri minimuma endirən mühafizəkar bir üsuldan istifadə etdik (Metodlar). Xüsusilə çoxhüceyrəli keçidlər ətrafında mümkün olan ən böyük müxtəlifliyə sahib olmaq üçün optimallaşdırılmış geniş takson seçmə strategiyasından istifadə etdik.

Eukariotlarda transkripsiya faktorlarının (TF) olması və bolluğu. İstilik xəritəsi rəng miqyasına uyğun olaraq mütləq TF saylarını təsvir edir. TF/DBD (sətirlər) bolluq və paylanmaya görə qruplaşdırılır, növlər (sütunlar) filogenetik yaxınlığa görə qruplaşdırılır. Əsas eukaryotik nəsillər göstərilmişdir (Üst). Xam məlumatlar Dataset S1-dədir. Əlavə taksonomik məlumat Dataset S2-də var.

Bizim məlumatlarımız eukaryotik TF-ləri filogenetik paylanmasına, paneukaryotik və soy-xüsusi TF-lərə görə iki əsas qrupa ayırır (şək. 1). Paneukaryotik TF-lər geniş yayılmışdır və artıq eukaryotların son ortaq əcdadında (LECA) mövcud olmuşdur. Bu paneukaryotik TF-lərə HLH, GATA, SRF-TF, bZIP, Homeobox, HMGbox və zf-C2H2 daxildir (Şəkil 1). Əksər eukariotlar üçün ümumi olsa da, paneukaryotik TF-lərin bolluğu müxtəlif nəsillərdə müstəqil genişlənmələrlə çox dəyişkən olur. Yaxşı bir nümunə həm metazoanlarda, həm də embriyofitlərdə homeobox TF-lərin genişlənməsidir (Şəkil 1). CFBF_NFYA, YL1 və ya TBP kimi bir neçə paneukaryotik TF-lər diversifikasiyaya daha az meyllidirlər və çox vaxt ikincil olaraq itirirlər (şək. 1). Nəsil-xüsusi TF-lərə gəldikdə, biz altı taksonomik TF qruplarını müəyyən edə bilərik: (i) TF-lər eksklüziv və ya əsasən unikontlarda mövcuddur (ii) holozoanlara xas olan və ya xaricdə çox nadir olan TF-lər (iii) metazoana məxsus TF-lər (iv) TF-lər əsasən Archaeplastida (v) Embriyofitə xas TF-lər və (vi) göbələk taksonlarında üstünlük təşkil edən göbələklərə məxsus TF və ya TF-lər (şək. 1).

Zülal domeninin arxitekturası TFome mürəkkəbliyinin əlavə qatını təmin edir (8, 17). Məsələn, məlumdur ki, öz təkamülü zamanı homeobox TF-lər yeni bağlama hədəfləri və spesifikliyi təmin edən əlavə domenlər əldə etmişlər (23). Buna görə də, eukaryotlar arasında TF-lərin gen arxitekturasının mürəkkəbliyini təhlil etdik. Məlumatlarımız göstərir ki, Myb, zf-C2H2, Homeobox və bHLH daxil olmaqla bəzi paneukaryotik TF-lərin zülal domeninin arxitekturasının mürəkkəbliyi həm metazoanlarda, həm də embriyofitlərdə əhəmiyyətli dərəcədə zənginləşmişdir (Şəkillər S1 və S2).

TF Nömrələrinin Filogenetik Nümunələri.

TF-lərin ümumi sayı taksonlar arasında nəzərəçarpacaq dərəcədə dəyişir (Şəkil 1), bu variasiyaların bəzi spesifik xüsusiyyətlərlə, məsələn, orqanizmin mürəkkəbliyi ilə əlaqəli olması ehtimalını artırır. Bizim məlumatlarımız göstərir ki, kompleks inkişaf edən çoxhüceyrəli taksonlar (yəni, Embryophyta və Metazoa) digər eukariotlarla müqayisədə TF saylarında kəskin artım göstərir. Üstəlik, bu nəsillər içərisində morfoloji cəhətdən daha sadə formalar, məsələn, metazoanlar içərisindəki süngərlər və embriofitlər içərisindəki mamırlar, morfoloji cəhətdən daha mürəkkəb qruplara nisbətən daha az TF-yə malikdir (şək. 2). Bunun əksinə olaraq, filogenetik mövqeyindən asılı olmayaraq, parazitar eukariotların TF-ləri əhəmiyyətli dərəcədə azdır (şək. 2). Xüsusilə, parazitar və ya endosimbiotik kimi təsvir edilən bəzi növlər, məsələn, müxtəlif Ichthyosporea və ya Capsaspora owczarzaki (24, 25), nisbətən zəngin TF repertuarlarına sahibdirlər, bəlkə də daha mürəkkəb həyat dövrünü və ya təsvir olunmamış sərbəst həyat mərhələsini ortaya qoyur. Nəhayət, tam genom duplikasiyası (WGD) həm də onurğalılar və embriyofitlər kimi qruplarda bəzi xüsusilə zəngin TF repertuarlarının mövcudluğunu qismən izah edir. Allomyces macrogynus, Mucoromycotina və Paramesium (Şəkil 2) (26, 27). Deuterostomlar kimi eyni qrup daxilində budaqlanan WGD-li və ya olmayan növlər Homo sapiensCiona intestinalis və ya göbələklər Allomyces macrogynus və xitridlər, hər bir TF sinifinin nisbətləri baxımından oxşar TFome profillərini göstərir və bu tendensiyanın TF tipindən asılı olmadığını göstərir. Bu, TF-lərin WGD-dən sonra itkiyə ən davamlı olan gen siniflərindən biri olması ilə uyğun gəlir (28, 29). TF-lərin ümumi sayına gəldikdə, genomdakı TF-lərin nisbəti (ümumi zülal sayının bir hissəsi kimi) də əhəmiyyətli dərəcədə dəyişir. Bu nisbət Embryophyta-da yüksəkdir və daha az dərəcədə Metazoada, TF-lərin ümumi sayı üçün müşahidə olunan nümunəyə oxşardır. Bunun əksinə olaraq, az sayda TF olan Göbələklərin genomlarında yüksək nisbətdə TF var. Qeyd edək ki, bu tədbirlər tədqiq edilən taksonlar arasında ciddi şəkildə fərqlənən və genomdakı genlərin ümumi sayının lazımi səviyyədə qiymətləndirilməməsi və ya həddindən artıq qiymətləndirilməsi ilə nəticələnə bilən genom ardıcıllığının və annotasiyanın keyfiyyətindən güclü şəkildə təsirlənir.

Eukariotlar arasında TFom tərkibinin filogenetik nümunələri. Aydınlıq və sadəlik naminə, müvafiq TFome-nin 2%-dən azını təmsil edən TF növləri nəzərə alınmır. Eyni səbəbdən bəzi TF növləri struktur oxşarlıqlarına görə daha yüksək səviyyəli kateqoriyalarda ümumiləşdirilir. Bu, (i) Homeobox superqrupu, Homeobox və Homeobox_KN/TALE (ii) bZIP_1, bZIP_2 və bZIP_Maf-dən ibarət bZIP superqrupu və (iii) p53, STAT, Runx, NDT80, LAG1 və RHD-dən ibarət p53 kimi super qrup. üçün Sol, hər taksonda mövcud olan TF növlərinin ümumi sayı və hər bir DBD növünün nisbi bolluğu (bəndində göstərildiyi kimi azaldılmışdır) Metodlar, Əcdadların genomunun yenidən qurulması və zənginləşdirilməsi) hər bir növün TFomunda DBD-lərin əfsanəsində rəng kodundan istifadə etməklə təsvir edilmişdir. üçün Sağ, bar qrafiki hər bir növdə TF-lərin ümumi sayını, nöqtələr isə ümumi TF-lərin faizini/zülalların ümumi sayını göstərir. Qara ulduzlar WGD-ləri olan növləri göstərir. Qırmızı ulduzlar ciddi parazitləri göstərir. Xam məlumatlar Dataset S1-dədir. Əlavə taksonomik məlumat Dataset S2-də var.

Eukaryotik Qruplarda Tfome Profilləri.

Daha sonra biz hər bir orqanizmin TFomunda müxtəlif TF növlərinin töhfəsini, hər bir TF növünün bolluğu baxımından həmin xüsusi genomda (TFome profili) TF-lərin ümumi sayının nisbəti kimi qiymətləndirdik (Şəkil 2). Bizim təhlilimiz bir neçə istisna olmaqla, TF tərkibinə əsasən qruplaşma yolu ilə bərpa edilən TF müxtəlifliyinin aydın filogenetik modelini göstərir (Şəkil S3).

Metazoanlar çox fərqli bir TFome profilinə malikdir, Homeobox, zf-C2H2 və bHLH ən böyük fraksiyanı təmsil edir, xüsusən də bu üç TF sinfi TF-lərin ümumi sayının 50%-dən çoxunu təşkil edən Bilateriyada (Şəkil 2). Bunlar metazoanlarda protein domeninin arxitekturasında əhəmiyyətli dərəcədə zənginləşdirilmiş eyni TF-lərdir (Şəkil S2). Başqa yerdə təklif olunduğu kimi, bu tip TF-lərin əsas rolu modelləşdirmə və hüceyrə tipinin diferensiasiyasındadır (19, 20). Əksinə, p53-ə bənzər TF-lər (p53, runx, T-box, NDT80 və STAT daxil olmaqla) və bZIP erkən budaqlanan metazoanlarda TFome-nin daha böyük bir hissəsini, lakin ikiqatlılarda kiçik bir hissəsini təmsil edir. Ehtimal ki, ən erkən budaqlanan metazoanlar olan süngərlər (30 ⇓ ⇓ –33) digər metazoalarla müqayisədə genişlənmiş bəzi nadir TF-lərə malikdir. Məsələn, HTH_psq TFomunun 9%-dən çoxunu təmsil edir Amphimedon queenslandica (şək. 2). Hər halda, əksər metazoanların oxşar TFome profilləri var, bir neçə DBD onların TF müxtəlifliyinin böyük faizini təmsil edir, bəzi istisnalar, məsələn, zf-C4 (hormon reseptorları) ilə. Caenorhabditis elegans və ya MADF-də Drosophila melanogaster (şək. 2).

Xoanoflagellatlar, filasterlər, ixtiosporlar və birhüceyrəli holozoanların fome profilləri Corallochytrium limacisporum metazoanların və göbələklərinkindən fərqlidir, lakin bir-birinə bənzəyir, ixtiosporların kiçik sapması ilə (dan Sphaeroforma arctica üçün Amoebidium paraziticum şək. 2), digərlərindən daha yüksək nisbətdə GATA və zf-TAZ olan. Əsasən bəzi TF siniflərinin azalması və ya itirilməsi səbəbindən (19) bütün holozoanlar arasında ən kiçik TF repertuarına malik olmasına baxmayaraq, xoanoflagellatlar digər holozoanlarla müqayisədə çox oxşar TFome profilinə malikdirlər.

Göbələklər çox xüsusi bir TFome profilinə malikdir, o cümlədən bəzi göbələklərə xas TF-lər (Şəkil 2), bəziləri Dikaryada daha da genişləndirilmişdir. Məsələn, göbələk təkamülü zamanı daha çox olan ZnClus (zf-Z2-C6 kimi də tanınır) və Fungal_transcription_factor-da belədir (şək. 1). Paralel olaraq, Dikarya E2F-TDP, zf-TAZ, CSD və Tub kimi mühüm TF itkilərini təqdim edir (Şəkil 3) və sadələşdirmə və fərqliliyin maraqlı bir halını təmsil edir. Həqiqətən də, xitridlər, blastokladiomisetlər və ziqomisetlər kimi erkən budaqlanan göbələklərin əksəriyyəti bəzi hallarda birhüceyrəli holozoanlara bənzəyən fərqli TF müxtəlifliyi nümayiş etdirir. Mikrosporidiyalılar TF repertuarında kəskin azalma nümayiş etdirirlər, lakin göbələklərə xas olan TF-lərdən biri olan STE-yə bənzəyənləri qoruyurlar (Şəkil 1). Nukleariya sp., göbələklərin birhüceyrəli bacı qrupu (24), STE-yə bənzər və göbələk transkripsiya faktoru 1 kimi tipik göbələk TF-lərinə malikdir. Maraqlıdır ki, Nukleariya sp. həm də STAT və NF-κB var, hər ikisi ikinci olaraq göbələklərdə itirilir və əvvəllər holozoanlara xas olduğu düşünülür (19).

77 növdən ibarət taksonomik seçməmizə əsaslanan eukaryot təkamülündə TF-lərin qazancları/itkiləri və kəmiyyət zənginləşdirmələri. Hər bir qovşaqda və əcdad dövlətlərdə verilmiş TF növlərinin təkamül qazanclarının/itkilərinin yenidən qurulması Dollo parsimoniyasından istifadə etməklə müəyyən edilmişdir. Filogenetik çərçivə müasir eukaryotların filogenomik tədqiqatlarından götürülmüşdür (71 ⇓ ⇓ ⇓ –75). DBD-lərin qazancları yaşıl rəngdə, nəsil-xüsusi DBD-lərin ikinci dərəcəli itkiləri qırmızı qutularda göstərilir. Rəqəmlər kimi göstərilən TF-lərin tam siyahıları üçün Cədvəl S1-ə baxın. Aydın olmayan mənşəli DBD-lər sarı qutularda göstərilir (məsələn, çox uzaq, əlaqəsi olmayan növlərdə də mövcuddur). Kəmiyyət zənginləşdirmələri DBD-lər mavi qutularda göstərilmişdir və Wilcoxon rütbəli testlərdən istifadə etməklə əldə edilmişdir. P dəyər həddi <0,01.

Bütün opisthokontların ümumi xüsusiyyəti digər eukariotlarla müqayisədə Forkhead TF-lərin nisbi bolluğudur. Bunun əksinə olaraq, təhlil edilən dörd amoebozoanın tamamilə fərqli TFome profilləri var, baxmayaraq ki, bu gözlənilməz deyil, çünki Amoebozoa-dan genom məlumatları hələ də azdır. Entamoeba histolytica ciddi parazitdir və buna görə də çox güman ki, törəmədir, halbuki A. castellanii, bu günə qədər nümunə götürülmüş yeganə protostelid olmayan amoebozoan, RFX TF-lərin sayında təəccüblü artım göstərir və həmçinin Forkhead və TEA/Sd TF-lərə malikdir (34, 35).

Embryophyta və onların birhüceyrəli qohumlarından (Chlorophyta, Rhodophyta və Glaucophyta) ibarət olan Archaeplastida qrupunun müşahidə edilən TF tərkibi əvvəlki təhlillərə uyğundur (17). Məlumatlarımız göstərir ki, Viridiplantae (Embryophyta plus Chlorophyta) qlaukofitin TFome profili ilə ziddiyyət təşkil edən unikal TF dəstini bölüşür. Sianofora paradoksu (36), rodofit isə Cyanidioschyzon merolae bu Viridiplantae-ə xüsusi TF-lərdən (PLATZ) yalnız birini ehtiva edir. Metazoanlarda və göbələklərdə müşahidə olunanlara bənzər şəkildə, embriyofitlər bəzi TF ailələrində, xüsusilə SBP, AP2, B3, GRAS, zf-Dof və SRF/MADS-də xüsusilə zənginləşir. Bu, müstəqil çoxhüceyrəli nəsillərin TF profillərinin xüsusi paneukaryotik TF ailələrinin zənginləşdirilməsi və inkişaf edən yeni TF ailələrinin birləşməsidir ki, tapıntını dəstəkləyir.

Burada təhlil edilən heterokont növləri arasında zəif takson nümunəsinə və böyük təkamül məsafələrinə baxmayaraq, onların TF profillərində filogenetik model mövcuddur. İstilik şok faktorları (HSFs) və zf-TAZ bütün heterokont genomlarında əhəmiyyətli dərəcədə zənginləşdirilmişdir (Şəkil 3). Çoxhüceyrəli qəhvəyi yosunlar Ectocarpus silicosis (37) və onun birhüceyrəli qohumu Nanochloropsis gaditana (38) yalnız HSF üçün deyil, həm də göbələklərdə bol olan Zn_cluster TF-lər üçün zənginləşdirilmişdir (yuxarıya bax). Qəhvəyi yosunlar mürəkkəb çoxhüceyrəliliyə malik olsalar da, metazoanlarda və embriofitlərdə olanlardan fərqli olaraq, onların TF-lərinin ümumi sayı əhəmiyyətli dərəcədə artmır. Bu, bu qrupda funksional tədqiqatların azlığı səbəbindən hələ təsvir olunmamış heterokont və ya qəhvəyi yosunlara məxsus TF-lərin olması ilə izah edilə bilər (39, 40). Alternativ olaraq, fakt Ectocarpus siliculosus stereotipik embrion inkişafı əvəzinə modul böyüməyə malikdir (39) onların TFomunda mürəkkəbliyin olmaması ilə izah edilə bilər. kimi embrion inkişafı olan çoxhüceyrəli qəhvəyi yosunlardan alınan məlumatlar Fucus spiralis (41), bu suala cavab vermək üçün açar olacaq.

Eukariotlarda TF Qazancının/İtkisinin və Genişlənməsinin Yenidən qurulması.

Dollo parsimoniyasından istifadə edərək qazanc və itkilərin xəritəsini çəkərək eukariotlarda TF-lərin təkamül tarixini yenidən qurduq. Əhəmiyyətli nəsil-xüsusi zənginləşmələri aşkar etmək üçün Wilcoxon rütbəli testlərindən istifadə etdik (Şəkil 3). Yeni gen qazanmaları baxımından, heyrətamiz dərəcədə oxşar nümunə embriyofitlərdə və metazoanlarda və daha az dərəcədə Göbələklərdə tapılır. Mürəkkəb çoxhüceyrəliliyə malik bu nəsillərin yaranmasının TF-lər də daxil olmaqla, onların müvafiq çoxhüceyrəli alət dəstlərindəki partlayışla əlaqəli olduğu düşünülür (42, 43). Bununla belə, məlumatlarımız iki addımda TFome mürəkkəbliyinin artmasını təklif edir. Birincisi, mürəkkəb çoxhüceyrəli orqanizmlərin əcdadlarında bəzi yeniliklər artıq baş vermişdir ki, onların ən yaxın mövcud olan birhüceyrəli qohumları (yəni, holozoanlarda və Embryophyta plus Chlorophyta-ya aparan budaqda) artıq mürəkkəb TFomlara malikdir. Metazoanların və embriofitlərin mənşəyində ikinci yenilik addımı baş verdi. Eynilə, bəzi TF ailələrinin zənginləşdirilməsi holozoanlarda T-box və CSD TF-lərin zənginləşdirilməsi kimi eyni iki mərhələli prosesi izləyir. Daha sonra, Metazoa, Forkhead, RHD, homeobox və T-box TF-lərin mənşəyində əhəmiyyətli dərəcədə zənginləşdirilmişdir. Bununla belə, GATA, ARID, HLH, AP2 və zf-GRF Archaeplastida-da, SRF-TF-lər, homeobox və TBP-lər isə Embryophyta-nın başlanğıcında zənginləşdirilmişdir. Bu o deməkdir ki, metazoa və embriyofit tənzimləmə alətlərinin böyük bir hissəsi onların mənşəyi və divergensiyasından əvvəl artıq mövcud idi. Bununla belə, metazoanlarla zənginləşdirilmiş TF-lər qədim TF siniflərinə aiddir, yeni domenlər isə Archaeplastida-da TF müxtəlifliyinin 50%-dən çoxunu təşkil edir. Göbələklər həmçinin STE-bənzər və ya Mis-yumruq TF kimi bir neçə spesifik TF ailəsi qazandılar, baxmayaraq ki, metazoanlarda və embriofitlərdə müşahidə olunanlardan fərqli olaraq, STAT və ya zf-TAZ kimi bəziləri də itirildi. Bundan əlavə, Zn_clust və NDT80 göbələklərdə əhəmiyyətli dərəcədə zənginləşdirilmişdir (Şəkil 3). Nəhayət, müşahidə edilən yeganə əhəmiyyətli tükənmə halı Opisthokonta plus Apusozoa gövdəsində Myb TF-lərin olmasıdır. Qeyd etmək lazımdır ki, bu yenidənqurma ilkin olaraq qalır və bizim hazırkı genomik taksonomik nümunəmizə əsaslanır. Əlavə taksonlardan yeni genomların ardıcıllığı, xüsusən nəslin yalnız bir taksonla əhatə olunduğu hallarda, burada təqdim olunan təkamül ssenarisinin həllini yaxşılaşdırmağa kömək edəcəkdir.

Çoxhüceyrəli ontogenezlərdə TFome ifadəsinin filostratiqrafik təhlili.

Nəticələrimiz göstərir ki, rüşeym inkişafı ilə mürəkkəb çoxhüceyrəli orqanizmlər (yəni, embriyofitlər və metazoanlar) əcdad eukaryotik repertuarından iki yenilik partlayışı nəticəsində inkişaf etmiş daha zəngin TFomlara malikdirlər: biri gövdədə birhüceyrəli qohumları ilə, digəri isə birhüceyrəli qohumlarla paylaşılan yeniliyə keçid zamanı. çoxhüceyrəlilik. Embriyofitlər və metazoanlar arasındakı oxşarlıqlar və fərqlər haqqında daha çox məlumat əldə etmək üçün biz üç model orqanizmin, zebra balığının inkişafı zamanı TFome-un yerləşdirilməsini təhlil etdik.Danio rerio), meyvə milçəyi (Drosophila melanogaster) və siçan-qulaq təri (Arabidopsis thaliana).

Biz bu üç növün TFomunun filostratiqrafiyasını daha əvvəl təsvir edildiyi kimi müəyyən etdik (10) (Şəkil S4). Domen əsaslı təhlilə uyğun olaraq, biz TFome-un oxşar təkamül tarixini bərpa etdik: həm embriyofitlər, həm də metazoanlar üçün diversifikasiyanın iki əsas addımı (Şəkil S4). Metazoanlar phylostrata ps2, ps5, ps6 və ps8 (müvafiq olaraq Eukaryota, Opisthokonta, Holozoa və Metazoa) və embriofitlərdə phylostrata ps2, ps3, ps4, ps5, və Virustaraips, ps5, ps6 və ps8-də TF-lərdə həddindən artıq artım göstərirlər. , Embryophyta). Üstəlik, qurucu-gen təhlili göstərir ki, TFomun təkamülü yeni zülalların meydana çıxması dövrləri, eləcə də geniş təkrarlanma mərhələləri ilə qeyd olunub (Şəkil S4).

Daha sonra, inkişaf zamanı bütün TFomun orta ifadəsini təsvir etmək üçün bu üç model növü üçün (10, 44 ⇓ –46) bir sıra inkişaf mərhələlərini əhatə edən əvvəllər dərc edilmiş gen ifadəsi verilənlər bazasından istifadə etdik (Şəkil 4 və Şəkil S5 və S6) . Ancaq məlumat üçün istifadə olunur D. melanoqasterA. taliana daha az səhnə sıxlığına malikdir D. rerio məlumat, mümkün səs-küyü artırır. D. rerio embriogenez zamanı TF aktivliyinin iki zirvəsinə malikdir, biri qastrulyasiya zamanı, digəri isə onurğalıların filotipik mərhələsi kimi tanınan faringula mərhələsində daha az nəzərə çarpır (şək. 4).A). D. melanoqaster inkişaf zamanı müşahidə olunana oxşar TFome profilinə malikdir D. rerio, qastrulyasiya zamanı TF ifadəsinin zirvəsi və metamorfoz zamanı sonrakı pik ilə (Şəkil S5)A). Hər iki metazoan taksonunda TF ifadəsi erkən inkişafdan sonra artır və əksər strukturlar artıq inkişaf etdikdən sonra yetkin mərhələlərdə azalır. kimi A. taliana verilənlər dəstləri mərhələlərdə daha zəif idi, biz iki fərqli ifadə verilənlər toplusundan istifadə etdik (45, 46). Hər iki məlumat dəsti, metazoanlarda müşahidə olunanlardan fərqli olaraq, yetkin mərhələdə TF ifadəsində artım göstərir (Şəkil S6).A). Bu, embriofitlərin qeyri-müəyyən inkişafa malik olması (47) ilə izah oluna bilər ki, bu zaman orqanogenez və yeni strukturların əmələ gəlməsi daha gec inkişafda, hətta yetkinlik mərhələsində baş verir. Buna baxmayaraq, dəyişkənlik A. taliana verilənlər bazası hələ də yüksəkdir və sonrakı inkişaf mərhələləri haqqında məlumat yoxdur, buna görə də nəticələr A. taliana ehtiyatla alınmalıdır.

(A) İnkişaf zamanı TFome-nin orta ifadə səviyyəsi Danio rerio. Qırmızı rənglə boyanmış sahə təklif olunan filotipik mərhələdir (10). (B) İnkişaf zamanı TFomun transkriptom yaş indeksi (TAI). Danio rerio. TAI nə qədər yüksəkdirsə, ifadə olunan TF-lər bir o qədər gənc olur və əksinə. TAI dəyərləri ətrafındakı boz sahə ±1 SEM-ə uyğundur. (C) İnkişaf zamanı əhəmiyyətli dərəcədə zənginləşdirilmiş filostratlara görə çeşidlənmiş TF-lərin nisbi ifadəsi Danio rerio. Daha asan müqayisə üçün nisbi ifadə inkişaf mərhələləri üzrə ən yüksək (0) və ən aşağı (1) ifadə dəyərlərinə nisbətdə göstərilir (Metodlar). Bl, blastula Cl, parçalanma G, gastrula H, yumurtadan çıxan Juv, yetkinlik yaşına çatmayan Ph, faringula Se, seqmentasiya Z, ziqot.

Həddindən artıq təqdimetmə təhlillərində statistik əhəmiyyətli siqnallar göstərən filostratların töhfəsini qiymətləndirmək üçün (Şəkil S4), biz məlumatları parçaladıq və inkişaf boyunca hər bir filostratın nisbi ifadələrini hesabladıq (10). D. rerioD. melanoqaster erkən inkişafda oxşar ifadə nümunələrini göstərin, qastrulyasiyadan əvvəl opisthokont genlərinin zirvəsi (ps5) və qastrulyasiya zamanı metazoan genlərinin zirvəsi (ps9) (Şəkil 4).C və Şəkil S5C), metazoan embriogenezi üçün vacib olan müəyyənedici inkişaf prosesi. Bu iki filostratdan (opisthokont və metazoan) genlərin nisbi ifadəsi inkişafın sonrakı mərhələlərində yenidən ifadənin artmasını göstərir. Rəğmən D. melanoqaster Səhnə sıxlığında daha zəif olduğundan, nümunələr içindəkilərə uyğun görünür D. rerio. Metazoanlardan fərqli olaraq, A. taliana erkən inkişafda eukaryotik TF-lərin (ps2), ardınca bikont TF-lərin (ps3) və nəhayət yetkin mərhələdə (ps4-6) bitkiyə xas TF-lərin üstünlük təşkil etdiyi çox fərqli bir nümunə göstərir (Şəkil S6).C). İnkişaf boyunca TF yaşının ümumi tendensiyalarını qiymətləndirmək üçün biz transkriptom yaş indeksindən (TAI) istifadə etdik, ondan spesifik filostratların töhfəsinə tamamlayıcı nümunələri müəyyən etdik, yeni genlər hər üç növün sonrakı inkişafında daha çox üstünlük təşkil edir (Şəkil 4).B və Şek. S5 və S6). Gənc genlərin sonrakı inkişafı D. rerio Nümunələrdə reproduktiv traktın mövcudluğundan təsirlənmiş ola bilər, çünki reproduktiv traktda çoxsaylı TF yenilikləri təsvir edilmişdir (48).


Giriş

İnsan malyariyasına parazitar protozoa cinsinin dörd növü səbəb olur Plazmodium. Bu dörd növdən Plasmodium falciparum dünya üzrə 300-500 milyon malyariya epizodunun böyük əksəriyyətinə cavabdehdir və illik 0,7-2,7 milyon ölümə səbəb olur. Bir çox endemik ölkələrdə malyariya iqtisadi durğunluqdan məsuldur və bəzi regionlarda illik iqtisadi artımı 1,5%-ə qədər azaldır (Sachs and Malaney 2002). Vektor nəzarəti, təhsil və narkotiklərin kombinasiyası ilə malyariyanın qarşısını almaq üçün təcrid olunmuş səylər uğurla nəticələnsə də, qlobal həllə nail olunmayıb. Hal-hazırda, həm profilaktika, həm də müalicə kimi xidmət edən bir neçə antimalarial kimyaterapevtiklər mövcuddur. Dərmanların bu qıtlığını birləşdirmək, malyariyaya qarşı müalicənin əsaslarına davamlı olan P. falciparum ştammlarının dünya miqyasında artmasıdır (Ridley 2002). Bundan əlavə, malyariya peyvəndi axtarışları indiyədək uğursuz olub. P. falciparum-un genetik elastikliyini və immunogen mürəkkəbliyini nəzərə alaraq, hərtərəfli anlayış Plazmodium molekulyar biologiya yeni kimyaterapevtik və peyvənd strategiyalarının inkişafı üçün vacib olacaqdır.

P. falciparum-un 22,8 Mb genomu 14 xətti xromosomdan, dairəvi plastidəbənzər genomdan və xətti mitoxondrial genomdan ibarətdir. Malyariya genomunun ardıcıllığı konsorsiumu təxmin edir ki, proqnozlaşdırılan 5409 açıq oxu çərçivəsinin (ORF) 60%-dən çoxunda hər hansı digər məlum orqanizmin genləri ilə ardıcıllıq oxşarlığı yoxdur (Gardner et al. 2002). Ardıcıllıq oxşarlığı olmadığı halda bu ORF-lərə ehtimal olunan rolların təyin edilməsi çətin olsa da, onların unikal təbiəti müəyyən etmək üçün əsas ola bilər. Plazmodium- malyariyaya qarşı strategiyalar üçün namizəd kimi xüsusi yollar.

Tam P. falciparum həyat dövrü üç əsas inkişaf mərhələsini əhatə edir: ağcaqanad, qaraciyər və qan mərhələləri. Hər bir inkişaf mərhələsində gen ifadəsinin tənzimlənməsini anlamaq çoxdan məqsəd olmuşdur. Bu sualları həll etmək üçün funksional genomika üsullarını tətbiq etmək üçün əvvəlki cəhdlərdə DNT mikroarrayları (Hayward et al. 2000 Ben Mamoun et al. 2001 Le Roch et al. 2002), gen ifadəsinin serial analizi (Patankar et al. 2001) daxil olmaqla müxtəlif yanaşmalardan istifadə edilmişdir. , və müxtəlif inkişaf mərhələlərindən məhdud sayda nümunələr üzərində kütləvi spektrometriya (Florens et al. 2002 Lasonder et al. 2002). Bütün bu yanaşmalar bu orqanizmin biologiyası haqqında məlumat versə də, tək bir inkişaf mərhələsinə dair hərtərəfli təhlillər aparılmamışdır. Burada biz bu mərhələlərdən birinin, aseksual intraeritrositar inkişaf dövrünün (IDC) tam transkriptomunun 1 saatlıq rezolyusiyada müayinəsini təqdim edirik.

48 saatlıq P. falciparum IDC (Şəkil 1A) qırmızı qan hüceyrələrinin (RBCs) merozoit işğalı ilə başlayır və halqa mərhələsində parazitofor vakuolunun (PV) əmələ gəlməsi ilə müşayiət olunur. Daha sonra parazit parazitin təkrarlanmasından əvvəl yüksək metabolik yetkinləşmə mərhələsinə, trofozoit mərhələsinə keçir. Şizont mərhələsində hüceyrə 32-yə qədər yeni merozoit meydana gətirmək üçün təkrarlanaraq və bölünərək yeni qırmızı qan hüceyrələrinin reinvaziyasına hazırlaşır. IDC malyariya simptomlarına cavabdeh olan P. falciparum-un inkişafının bütün mərhələlərini təmsil edir və həmçinin malyariya əleyhinə dərmanların və peyvənd strategiyalarının böyük əksəriyyətinin hədəfidir.

(A) IDC boyu əsas morfoloji mərhələlərin Giemsa ləkələri hər zaman nöqtəsində halqa, trofozoit və ya şizont-mərhələli parazitlərin faiz təmsili ilə göstərilir. Bioreaktor mədəniyyətinin başlaması zamanı 2 saatlıq işğal pəncərəsi göstərilir (boz sahə).

(B–D) EBA175, DHFR-TS və ASL kodlayan üç gen üçün nümunə ekspressiya profilləri məlumatın uyğunsuzluğu ilə göstərilir (qırmızı xətt).

(E) MAL6P1.147, ən böyük proqnozlaşdırılan ORF Plazmodium genom, 14 unikal DNT oliqonukleotid elementi ilə təmsil olunur. Oliqonukleotid elementlərinin hər birinin proqnozlaşdırılan ORF daxilində yeri və müvafiq fərdi ifadə profilləri göstərilir (oliqo 1-14). Qrafikin altında hər bir oliqonukleotid üçün gen ifadə nisbətlərinin qırmızı/yaşıl kolorimetrik təsviri göstərilir. Bu ifadə profilləri üçün ikili Pearson korrelyasiyası 0,98 ± 0,02-dir.

(F) FFT güc spektrinin maksimum tezliyində gücün faizindən dövriliyin göstəricisi kimi istifadə edilmişdir. Bu dəyərlərin histoqramı P. falciparum genlərinin əksəriyyətinin sadə dövri qaydada tənzimləndiyini göstərən tək tezlikli ifadə profillərinə qarşı güclü meyl göstərir. Faiz gücü eyni verilənlər dəstinin (daxili) təsadüfi dəyişmələri ilə yenidən hesablandıqda bu qərəz aradan qaldırılır. Arayış üçün EBA175 (pik B), DHFR-TS (pik C) və ASL (pik D) yerləri göstərilir.

Laboratoriyamız a P. falciparum –ardıcıl genomda proqnozlaşdırılan ORF-lər üçün reprezentativ elementlər kimi uzun (70 nt) oliqonukleotidlərdən istifadə edərək spesifik DNT mikroarrayı (3D7 ştammı) (Bozdech et al. 2003). Bu DNT mikroarrayından istifadə edərək, biz P. falciparum IDC-dən 48 fərdi 1 saatlıq zaman nöqtəsi üzrə ifadə profillərini araşdırdıq. Məlumatlarımız onu göstərir ki, P. falciparum nəinki bu həyat dövrü mərhələsində öz genlərinin böyük əksəriyyətini ifadə edir, həm də bu genlərin 75%-dən çoxu IDC zamanı yalnız bir dəfə aktivləşir. Məlum funksiyaya malik genlər üçün qeyd edirik ki, bu aktivləşmə müvafiq zülalın bioloji funksiyasının vaxtı ilə yaxşı əlaqələndirilir, beləliklə, transkripsiya tənzimlənməsi və bu yüksək ixtisaslaşmış parazitar orqanizmin inkişaf prosesi arasında yaxın əlaqəni nümayiş etdirir. Biz həmçinin bir çox naməlum gen məhsullarının funksiyasını aydınlaşdırmaq və bu parazitar orqanizmin ümumi biologiyasını daha da anlamaq üçün bu analizin potensialını nümayiş etdiririk.


Lehninger Principles Of Biochemistry Haqqında 7-ci Nəşr Pdf Yüklə

Aydın yazı və illüstrasiyalar… Çətin anlayışların aydın izahları… Biokimyanın yollarının aydın şəkildə izahı hazırda başa düşülür və tətbiq olunur. 35 ildən artıqdır ki, ən çox satılan nəşrdən sonra nəşr olunan Lehninger Principles Of Biochemistry 7th Edition Pdf Download bu müəyyənedici prinsipləri praktikada tətbiq edir və tələbələri biokimyanın əsasları ilə əlaqəli şəkildə tanış etmək yolu ilə onlara rəhbərlik edir.

Bu lehninger biokimya nəşri ilə tələbələr yüksək ötürücülü DNT ardıcıllığı, rentgen kristalloqrafiyası, genlərin manipulyasiyası və gen ifadəsi və digər üsullardan yaranan yeni məlumatlarla qarşılaşacaqlar. Bundan əlavə, biokimya lehningerdən istifadə edən tələbələr müasir biokimyanın metabolik yolları təcrid olunmuş şəkildə tədqiq etməkdən, yollar arasında qarşılıqlı təsirlərə diqqət yetirməyə necə keçdiyini görəcəklər. Onlar həmçinin biokimyanın insan xəstəliklərinin (xüsusilə şəkərli diabetin) öyrənilməsi üçün əhəmiyyəti, eləcə də biokimyəvi tədqiqatlarda təkamül nəzəriyyəsinin mühüm rolu haqqında yenilənmiş anlayış əldə edəcəklər.

Biokimya lehninger prinsiplərinin yeni nəşri bu əlamətdar mətni yeni dövrə gətirir. Sələfləri kimi, Lehninger Principles Of Biochemistry 7th Edition Free Download, çoxlu sayda yeni tapıntıları özündə cəmləşdirərək, mövcud elm və davamlı konsepsiyaların diqqətli tarazlığını yaradır, lakin yalnız biokimyanın təməl prinsiplərini təsvir etməyə kömək edən tapıntılar.

Bu geniş məzmun dəyişiklikləri, eləcə də yeni incəsənət və güclü yeni öyrənmə texnologiyaları Lehninger Principles of Biochemistry pdf-nin bu nəşrini indiyədək ən təsirli edir.


Nəticələr

SRNA ardıcıllığı

TOR inhibitoru (RAP + KU) olan və ya olmayan kartofdan (BP12-OE xətti) əldə edilən sRNA sıralama məlumatlarının əsas məlumatları Şəkil 1 və Cədvəl S2-də göstərilmişdir. Xam məlumatın Q30 (düzgün tanınma dərəcəsi 㺙,9%) dəyərləri 97%-dən çox olmuşdur. Adapter çirkləndiricilərinin aradan qaldırılmasından sonra, aşağı keyfiyyətli oxunuşlar, kiçik oxunuşlar və polyN, təxminən 92,53% və 95,76% ümumi xam oxunuşda iki qrupda təmiz oxundu (Şəkil 1A). Nəhayət, 18 oxunuş uzunluğuna malik ümumi təmiz oxunuşların təxminən 79,18%-i və 80,61%-i papyonla kartof genomu ardıcıllığına uyğunlaşdırıla və uyğunlaşdırıla bilər (Langmead et al., 2009). məlum Mirna & # x0003erRNA & # x0003etRNA & # x0003esnRNA & # x0003esnoRNA & # x0003erepeat & # x0003eNAT-Sirna & # x0003egene: bir çox annotasiya eşlenen bir sRNAs aradan qaldırılması üçün, eşlenen təmiz ümumi sRNAs aşağıdakı prioritet qaydada not edildi >novel miRNA >ta-siRNA (Şəkil 1B). Ən təmiz sRNA oxunuşları 21 ilə 24 nt arasında dəyişdi, 24 nt kiçik RNT-lərin ən bol qrupu olub, Dicer kimi zülal 3 (DCL3) törəmə məhsulların tipik uzunluğunu təmsil edir (Şəkil 1C). Kartofda 24 nt oxunuş uzunluğu sRNA-nın üstünlük təşkil etməsi düyü (Morin və digərləri, 2008), xiyar (Cucumis sativus L.) (Mao et al., 2012), pomidor (Solanum lycopersicum L.) (Cao et al., 2014), tütün (Nicotiana tabacum L.) (Yin et al., 2015) və turp (Liu et al., 2018). İkinci bol qrup, DCL1 emalından əldə edilən kanonik ölçüyə malik 21-nt miRNA-lardır. Məlum və yeni miRNA-ların 5-ci ucundakı ilk nukleotidin çoxu uridin (U) idi ki, bu da AGO1 (Mi et al., 2008) üçün qərəzli idi ki, bu da miRNA-ların mühüm xarakterinin müalicə altında dəyişmədiyini göstərirdi. TOR xüsusi inhibitorları (Şəkil S1). Bundan əlavə, bütün kitabxanalarda ümumi rRNT nisbəti 60% -dən az idi, bu da bitki nümunələrinin keyfiyyətinə nəzarət üçün marker kimi istifadə edilmişdir.

(A) Oxunan ardıcıllığın statistik təhlili. (B) Müxtəlif növ sRNA-ların sayı və nisbəti, 𠇎xon: +”: exon sens strand, 𠇎xon”: 𠇎xon”: “intron”: ”: intron sense strand. #x0201cintro: -”: intron antisens zəncir, NAT: təbii antisens transkriptləri, təkrar: təkrar ardıcıllığı, snoRNA: kiçik nüvə RNT, snRNA: kiçik nüvə RNT, TAS: ta-si RNT. (C) Təmiz sRNT-nin uzunluq paylanması.

Kartofda məlum və potensial yeni miRNA-ların müəyyən edilməsi

Kartofdakı sRNA kitabxanalarından məlum miRNA-ları müəyyən etmək üçün biz sRNT məlumatını heç bir uyğunsuzluq olmadan miRBase-də yerləşdirilən məlum, yenilənmiş və yetkin bitki miRNA-ları ilə müqayisə etdik (Kozomara & Griffiths-Jones, 2014). Bölmə axtarışları və sonrakı ardıcıllıq təhlili əsasında cəmi 193 məlum miRNA müşahidə edildi və 174 məlum miRNA həm RAP + KU, həm də nəzarət kitabxanalarında mövcuddur (Cədvəl S3). Məlum miRNA-ların oxunma sayları yüksək müxtəliflik göstərən RAP + KU və nəzarət kitabxanalarında 0-dan 24.000-ə qədər idi. Təxminən 17 və 22 məlum miRNA-nın yuxarıdakı qruplarda müvafiq olaraq 10.000-dən çox ehtiyata malik olduğu aşkar edilmişdir (Cədvəl 1). Bu miRNA-lar arasında miR166a-3p və miR319a-3p ən çox oxunmuşdur.

Cədvəl 1

MiRNARAP+KUDMSOMiRNARAP+KUDMSO
stu-miR319a-3p2400013181roman_188605711099
stu-miR166a-3p1482315988roman_153959175
stu-miR166b1033111160roman_1622094329
stu-miR398a-3p383211553roman_1721692028
stu-miR162a-3p485010908roman_188391656
stu-miR396-5p53825157roman_406651026
stu-miR482a-3p22924388roman_15487940
stu-miR602242874798roman_30733764
stu-miR319b36561197roman_34604711
stu-miR482c13032880roman_56280439
stu-miR4.2e𢄣p13442470roman_36574385
stu-miR1919-5p16791703roman_38256322
stu-miR156a14461972roman_59162298
stu-miR156d-3p13572244roman_67119216
stu-miR6149-5p10621807novel_60138195
stu-miR395a11091526novel_62128188
stu-miR482d-3p 1325novel_137 137
stu-miR6027 1839novel_84 118
stu-miR482b-3p 1609novel_68 106
stu-miR384-5p1209 novel_58115
stu-miR8036-3p 1137
stu-miR6024-3p 1060

The available softwares miREvo (Wen et al., 2012) and mirdeep2 (Friedlander et al., 2012) were integrated to predict potential novel miRNAs. Only those with stable hairpin structures were considered, because this was an essential characteristic for identification of novel miRNAs. Additionally, the binding locations of Dicer enzymes and free energies were used to evaluate these candidate miRNAs. Ultimately, 79 novel miRNAs were discovered from two potato libraries (Table S3). The novel miRNAs displayed lower expression levels, ranging from 0 to 11,652, when compared with known miRNAs. In the RAP + KU and control group, only 17 and 19 novel miRNAs were found to have more than 100 redundancies, respectively ( Table 1 ). In general, many novel miRNAs discoveries in potato enriched the plant miRNA dataset.

TOR regulates potato miRNA expression

After obtaining the readcounts of all the miRNAs, the quantification and normalization of them were conducted by TPM (transcript per million) (Zhou et al., 2010) (Table S4). The two treatments have the similar distributions of the expression levels of all the miRNAs, and the high correlation (R 2  =਀.873) of miRNA expression level showed the experimental reliability and reasonable sample selection ( Figs. 2A – 2B ). MiRNAs with TPMs over 60 were regarded as expressing at a very high level and miRNAs with TPMs in the interval 0𠄱 were deemed not to be expressed at very low levels. About 86% of the total miRNAs (272) were expressed (TPM ≥ 1) and more than 146 miRNAs were highly expressed (TPM >  60) in the two treatments. Among them, one novel and 19 known miRNA were only observed in the sRNA libraries from TOR inhibition (RAP + KU), while 2 novel and 19 known miRNA were only detected in the control DMSO library, indicating TOR may completely inhibit or induce these miRNAs expression in potato.

(A) Boxplot of the log transformed TPM expression values. (B) The correlation of miRNAs expression level between the treatment group (RAP + KU) and control (DMSO). (C) The number of differentially expressed miRNAs. (D) Hierarchical clustering of the differentially expressed miRNAs.

In order to identify the differentially expressed miRNAs, we compared the expression of the known and novel miRNAs between the TOR inhibitors and control treatment samples using the DEGseq (2010) R package. Total of 86 differentially expressed miRNAs were detected in the RAP + KU vs DMSO group, including 41 up-regulated and 45 down-regulated miRNAs ( Fig. 2C ). To obtain the miRNA expression patterns, we performed the hierarchical clustering of all the differentially expressed miRNAs based on the log10 (TPMs + 1) for the two sRNA libraries ( Fig. 2D ). The expression levels of all the differentially expressed miRNAs were listed in Table 2 and these miRNAs (stu-miR5303c, stu-miR8010, stu-miR8024a-3pstu-miR8028-5p) had remarkable up-regulated differences, while these miRNAs (stu-miR3627-5p, stu-miR7985, stu-miR156f-3pstu-miR8013) had remarkable down-regulated differences. The differential expression of about 1/3 of total miRNAs suggested that TOR may play a crucial role in the regulation of miRNAs expression in potato.

Cədvəl 2

MiRNALog2 (RAP + KU)/ DMSOQ valveMiRNALog2 (RAP + KU)/ DMSOQ valve
stu-miR3627-5p𢄦.019.80E�novel_361.031.08E�
stu-miR7985𢄤.696.26E�novel_991.045.16E�
stu-miR156f-3p𢄤.696.26E�stu-miR80311.081.09E�
stu-miR8013𢄤.696.26E�novel_1151.114.12E�
novel_111𢄣.692.74E�stu-miR4376-3p1.191.56E�
stu-miR169a-3p𢄣.692.74E�novel_531.191.34E�
stu-miR1886 h𢄣.692.74E�stu-miR172c-3p1.191.34E�
stu-miR1886i-3p𢄣.692.74E�stu-miR8032a-5p1.325.10E�
stu-miR477a-3p𢄣.692.74E�stu-miR319a-3p1.320.00E+00
stu-miR7986𢄣.692.74E�stu-miR8033-3p1.457.30E�
stu-miR7998𢄣.692.74E�novel_1171.451.01E�
stu-miR8015-3p𢄣.692.74E�stu-miR80201.458.78E�
stu-miR8034𢄣.692.74E�stu-miR399a-3p1.601.48E�
stu-miR8041a-5p𢄣.692.74E�stu-miR8025-5p1.783.42E�
novel_154𢄣.692.74E�stu-miR399j-3p1.981.74E�
stu-miR7987𢄣.692.74E�stu-miR8030-5p2.048.87E�
stu-miR8023𢄣.692.74E�novel_1612.042.93E�
stu-miR8050-5p𢄣.692.74E�stu-miR319b2.060.00E+00
stu-miR7979𢄣.692.74E�stu-miR5304-5p2.454.44E�
stu-miR8004𢄣.692.74E�stu-miR8008b2.454.44E�
stu-miR8045𢄣.692.74E�stu-miR79952.454.44E�
stu-miR7122-5p𢄣.451.86E�stu-miR399g-3p4.141.21E�
novel_103𢄢.408.42E�stu-miR8001b-3p4.141.21E�
stu-miR5303j𢄢.139.01E�stu-miR8014-3p4.141.21E�
stu-miR7984c-3p𢄢.139.01E�stu-miR8024a-5p4.141.21E�
stu-miR171d-5p𢄡.872.36E�stu-miR7990b4.141.21E�
novel_120𢄡.875.85E�stu-miR167a-3p4.141.21E�
stu-miR169f-3p𢄡.872.36E�stu-miR7983-5p4.141.21E�
stu-miR8032b-3p𢄡.872.36E�stu-miR166c-5p4.141.21E�
stu-miR397-3p𢄡.596.32E�stu-miR8048-3p4.141.21E�
stu-miR164-5p𢄡.554.66E�stu-miR80124.141.21E�
stu-miR7991a𢄡.554.66E�stu-miR5304-3p4.141.21E�
stu-miR8007a-3p𢄡.554.66E�stu-miR80184.141.21E�
stu-miR8038a-5p𢄡.422.91E�stu-miR3627-3p4.141.21E�
novel_93𢄡.333.38E�stu-miR60234.141.21E�
novel_162𢄡.283.82E�novel_1824.141.21E�
stu-miR7997a𢄡.283.82E�stu-miR8011a-3p4.141.21E�
stu-miR172d-5p𢄡.253.20E�stu-miR5303c5.141.01E�
stu-miR398a-3p𢄡.140.00E+00stu-miR8028-5p5.141.01E�
novel_193𢄡.132.95E�stu-miR8024a-3p5.739.15E�
stu-miR399a-5p𢄡.135.49E�stu-miR80105.739.15E�
novel_116𢄡.131.58E�
stu-miR5303 h𢄡.132.39E�
stu-miR7980b-5p𢄡.135.49E�
novel_108𢄡.017.44E�

The prediction of miRNA target genes

In order to investigate the function of all the previously identified miRNAs in different biological processes, their potential target genes were predicted using psRobot_tar in psRobot for plants (Wu et al., 2012). Overall, 192 miRNAs got total 4,127 predicted target genes in 272 identified miRNAs (Table S5). Except the numbered EPlSTUG genes, all the rest (4081) numbered PGSC0003DMG genes were annotated in the website (http://plants.ensembl.org/Solanum_tuberosum/Search/New?db=core) and listed in Table S6. The number of potential targets in the potato is variable for each miRNA from 1 to 772, and most of them have multiple target genes, which are consistent with other reports (Curaba etਊl., 2012 Xie, Frazier & Zhang, 2011). The top three miRNAs are stu-miR7797a (772), stu-miR5303h (751) and stu-miR5303g (743). The results indicated the single miRNA might possess wide-ranging functions and involve in different kinds of signal pathways in potato. The products of the target genes include functional protein, transcriptional factors and enzyme, etc.

The putative function of differentially expressed miRNAs

Some differential expression miRNAs had been reported in other species, such as miR156 and miR169 etc., (Xiong etਊl., 2013, Jiao et al., 2010 Meng et al., 2011 Wu et al., 2009). In addition to these miRNAs, there are a large number of miRNA functions that have not been studied. In order to understand the regulatory functions of differentially expressed miRNAs, we carried out the miRNA target prediction analysis and annotated the target genes according to the website (http://plants.ensembl.org/Solanum_tuberosum/Search/New?db=core) (Table S7). The putative miRNA target genes participated in many biological processes such as cell wall modification, the cell cycle, photosynthesis, nutrient transport, carbon and nitrogen utilization, autophagy, ubiquitination, senescence, protein and lipid metabolism, chromatin structure, hormone metabolism, signaling and stress-related processes. This result was also consistent with differentially expressed genes related to the TOR-regulated pathways reported by previous transcriptome studies (Park etਊl., 2002 Payyavula, Singh & Navarre, 2013 Xiong & Sheen, 2014 Caldana et al., 2013). And then Numerous GO functional and KEGG pathway enrichment of differentially expressed miRNAs were detected, suggesting TOR regulated miRNAs participated in many biological metabolic processes in potato (Tables S8A–S8B). These results suggest that miRNA may play a vital role in the regulation of metabolic processes in TOR signaling.

Integrative miRNA-mRNA expression and function analysis

In our previous study, our focus is on the relationship between auxin, TOR and adventitious root formation (Deng etਊl., 2017). Our transcriptome data showed that a large number of genes associated with root development were differentially expressed in potato seedling under TOR inhibitor treatment. Loss of auxin signaling after TOR suppression results in significant down-regulation of these genes (Morin etਊl., 2008 Deng et al., 2017). In addition, a large number of genes related to biosynthesis and metabolism are differentially expressed. How TOR affects the expression of these genes is still unclear. To further determine the regulatory function of TOR at post-transcriptional level, we performed miRNA-mRNA reverse correlation analysis to identify reliable miRNA and their targets. In present study, thirteen up-regulated miRNAs and 14 down-regulated miRNAs were corresponding to 47 down-regulated 82 up-regulated mRNAs, respectively (Tables S9A–S9D). GO functional (Table S10A–S10B) and KEGG pathway ( Fig. 3 ) analysis showed that the negatively correlated miRNA/mRNA interaction pairs participate in some key metabolic processes such as lipid synthesis, amino acid metabolism, nitrogen metabolism, flavonoid biosynthesis and so on. To validate the results of high-throughput sRNA sequencing, the expression patterns of 8 miRNAs were analyzed by qRT-PCR. Meanwhile, to detect the expression patterns of the targets identified by transcriptome analysis, 6 target genes were selected for qRT-PCR analysis. The results showed that all the selected miRNAs and targets shared similar expression tendency with the original results ( Fig. 4 ).

(A) KEGG enrichment based on down-regulated DEGs under the TOR inhibition. (B) KEGG enrichment based on up-regulated DEGs under the TOR inhibition.

Relative expression levels of the selected six miRNAs (stu-miR8010, stu-miR5303c, stu-miR6023, stu-miR1886i, stu-miR7985 and stu-miR3627) and their potential target genes (PGSC0003DMG400026112, PGSC0003DMG400028214, PGSC0003DMG400008584, PGSC0003DMG400023703, PGSC0003DMG402018257 and PGSC0003DMG401025397) were measured by RT-qPCR. U6 and actin were used as internal control for miRNAs and mRNA RT-qPCR, respectively.

Differentially expressed miRNAs were involved in some anabolic and biosynthetic pathways

TOR, as a central regulator of anabolism, participates in many biosynthetic processes, such as ribosome biosynthesis, and protein translation and synthesis. In the integrative miRNA-mRNA data, DE miRNAs target genes also participate in many anabolism processes. As shown in Fig. 3 and Table 3 , differentially expressed miRNAs were involved in phenylpropanoid biosynthesis, cutin, suberine and wax biosynthesis. On the other hand, TOR also negatively regulates the synthesis of some metabolites, such as glucosinolates and flavonoids. Suppression of TOR could up-regulated genes responsible glucosinolates and flavonoids synthesis (Caldana et al., 2013). It was found that the differentially expressed miRNAs target genes were also involved in the biosynthesis of flavonoids, suggesting that TOR may regulate the biosynthesis of flavonoids relying on miRNAs. Interestingly, TOR, as the core regulatory element of ribosomal biosynthesis, large number genes of ribosome was differentially expressed in transcriptomics. But only few differentially expressed miRNAs target genes were involved in ribosomal biosynthesis. These results indicated that miRNAs are only part of TOR regulation networks in transcription and post-transcriptional level.

Cədvəl 3

MiRNATarget gene_idLog2FoldChangePvalGene description
Ribosom
stu-miR8020PGSC0003DMG400030153𢄠.316011.55E�Ribosomal protein L18a
Biosynthesis of amino acids
stu-miR7983-5pPGSC0003DMG400022088𢄠.400261.28E�Transketolase, C-terminal
Cutin, suberine and wax biosynthesis
stu-miR8011a-3pPGSC0003DMG400004844𢄠.774564.95E�Glucose-methanol-choline oxidoreductase, N-terminal
Phenylpropanoid biosynthesis
stu-miR4376-3pPGSC0003DMG400020795𢄢.98971.54E�Haem peroxidase, plant/fungal/bacterial
stu-miR5303cPGSC0003DMG400003013𢄠.608893.06E�Glycoside hydrolase family 3
stu-miR7983-5pPGSC0003DMG400005872𢄢.68262.42E�Plant peroxidase
stu-miR4376-3pPGSC0003DMG400022541𢄠.736751.21E�Haem peroxidase, plant/fungal/bacterial
stu-miR4376-3pPGSC0003DMG400020801𢄣.35924.72E�Peroxidases heam-ligand binding site
Ubiquinone and other terpenoid-quinone biosynthesis
stu-miR7997aPGSC0003DMG4000212762.11963.17E�Pyridoxal phosphate-dependent transferase, major region, subdomain 1
stu-miR8045PGSC0003DMG4000177070.524483.78E�4-hydroxyphenylpyruvate dioxygenase
Phenylalanine, tyrosine and tryptophan biosynthesis
stu-miR5303 h,stu-miR5303jPGSC0003DMG4000112821.43534.63E�Tryptophan synthase, beta chain, conserved site
stu-miR7997aPGSC0003DMG4000212762.11963.17E�Pyridoxal phosphate-dependent transferase, major region, subdomain 1
Isoquinoline alkaloid biosynthesis
stu-miR7997aPGSC0003DMG4000212762.11963.17E�Pyridoxal phosphate-dependent transferase, major region, subdomain 1
Pantothenate and CoA biosynthesis
stu-miR5303 h,stu-miR5303j,stu-miR7997aPGSC0003DMG4000135110.371631.54E�ATCOAA—Type II pantothenate kinase
Tropane, piperidine and pyridine alkaloid biosynthesis
stu-miR7997aPGSC0003DMG4000212762.11963.17E�Pyridoxal phosphate-dependent transferase, major region, subdomain 1
Fatty acid elongation
stu-miR8004PGSC0003DMG4000145490.733721.65E�Thiolase-like
Carotenoid biosynthesis
stu-miR5303 h,stu-miR5303jPGSC0003DMG4020184751.13711.49E�Cytochrome P450
Zeatin biosynthesis
stu-miR5303 h,stu-miR5303jPGSC0003DMG4000237321.04933.57E�UDP-glucuronosyl/UDP-glucosyltransferase
Biosynthesis of unsaturated fatty acids
stu-miR8050-5pPGSC0003DMG4000206200.403498.59E�ACX2�yl-CoA dehydrogenase/oxidase C-terminal
Lysine degradation
stu-miR5303cPGSC0003DMG400001557𢄠.337842.01E�Histone H3-K9 methyltransferase, plant
Regulation of autophagy
stu-miR5303 h,stu-miR5303j,stu-miR7997aPGSC0003DMG4020223140.288522.09E�Ubiquitin-related domain
stu-miR7997aPGSC0003DMG4020124770.338863.04E�Autophagy protein Atg8 ubiquitin-like
Ubiquitin mediated proteolysis
stu-miR5303 h,stu-miR5303j,stu-miR7997aPGSC0003DMG4000038970.294011.31E�Zinc finger, RING-type
stu-miR5303 h,stu-miR5303j,stu-miR7997aPGSC0003DMG4000193950.433319.66E�Ubiquitin-conjugating enzyme/RWD-like
Fatty acid degradation
stu-miR8050-5pPGSC0003DMG4000206200.403498.59E�ACX2�yl-CoA dehydrogenase/oxidase C-terminal
Valine, leucine and isoleucine degradation
stu-miR5303 h,stu-miR5303jPGSC0003DMG4000113300.79564.46E�BCE2𠅌hloramphenicol acetyltransferase-like domain

Differentially expressed miRNAs related to some catabolic processes

Catabolic pathways is another set of metabolism that breaks down large molecules (such as lipids, polysaccharides, proteins and nucleic acids) into smaller unites (such as fatty acids, monosaccharides, amino acids and nucleotides, respectively) which are either oxidized to release energy or used in other anabolic reactions. Autophagy is a natural regulated project of the cell that disassembles unnecessary or dysfunctional components for turnover and recycling of intracellular macro molecules and whole organelles. In the mammals, many miRNAs (such as miR-145, miR-181, miR-93-5p, miR-33 and miR-21) (Zhang et al., 2017b) as the upstream regulator of TOR signaling pathway were shown to modulate disease biogenesis through inhibiting autophagy. In this study, the KEGG pathway “regulation of autophagy” was affected under the TOR suppression, and a total of three down-regulated miRNAs as the downstream of the TOR signaling pathway were targeting the autophagy-related genes ( Table 3 ). Ubiquitination is a key posttranslational modification carried out by a set of three enzymes: ubiquitin-activating enzyme (E1), ubiquitin-conjugating enzymes (E2), and ubiquitin-protein ligase (E3). The “ubiquitin mediated proteolysis” KEGG pathway was one of the most enriched pathways in the miRNA data. A total of four differentially expressed ubiquitination-related miRNAs were observed and three were significantly down-regulated ( Table 3 ). These observations strongly support the previous results in which TOR negatively regulated the catabolic process (autophagy and ubiquitination) in yeast, mammals and plants (Xiong & Sheen, 2014 Dong et al., 2015). In previously studies, it has showed that suppression of TOR could lead to accumulation of sugars and lipids in Ərəbidopsis (Caldana etਊl., 2013 Dobrenel et al., 2013). In this study, we found that many miRNA targeted genes were involved in these metabolic processes. TOR may influence the metabolic processes of sugars and lipids by regulating corresponding miRNAs. Thus, our results showed that miRNAs may act as a bridge between TOR and catabolism.



This comprehensive course contains 38 sections with 205 self-grading lessons, including final assessments. The first section is available to try for free.

This Trial Site is for evaluation purposes and for trying out in your LMS only. User names will be visible to everyone using it, so don't use this trial site with real students or for actual assignments! To view each lesson, POP-UPs MUST BE ENABLED in your browser.


  • Təbiət elmlərinin paylaşdığı xüsusiyyətlər hansılardır?
  • Elmi metodun mərhələləri hansılardır?
  • Bilik Yoxlanışı

Connections for AP ® Courses


  • Identify and describe the properties of life
  • Describe the levels of organization among living things
  • Recognize and interpret a phylogenetic tree
  • Bilik Yoxlanışı

The Study of Life AP® - Final Assessment


This is the final assessment for The Study of Life AP®. (Available when you subscribe.)

TEACHERS: Subscribe to the FULL COURSE today!

The full course includes all 205 lessons, including 38 Final Assessments with Instructor Answer Keys.

Subscribe to unlock the rest of this course in the Blending Space: The Blending Space is your own exclusive teaching space where you can blend all of your resources with a ready-to-use comprehensive course. Use your course right away, or customize it to your needs.

The Blending Space features:

  • Lessons and assessments that automatically grade and report to your LMS grade book
  • Control over each lesson: Schedule, set attempts, re-arrange, hide/show, and use lessons in any order
  • Create new activities and resources
  • Add your own resources
  • Analytics Dashboard with at-a-glance reporting charts, grades, course analytics, student progress, quiz attempts and feedback
  • Free updates and support


Videoya baxın: ضبط التعبير الجيني في حقيقيات النواة 1 12ع (Iyul 2022).


Şərhlər:

  1. Wainwright

    Üzr istəyirəm, amma mənim fikrimcə, yanılırsınız. Mən əminəm.

  2. Shajinn

    I have an interesting suggestion for this article and your blog,

  3. Volmaran

    I am sorry, it not absolutely that is necessary for me.

  4. Samusida

    Maraqlı sayt

  5. Barric

    Razı qaldı!



Mesaj yazmaq