【摘 要】
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有关lnc RNA（long noncoding RNA）产生和功能的研究已经证实lnc RNA可以通过不同的分子生物学机制调控编码基因的表达,因此lnc RNA已经不再是基因组中的“暗物质”。通过人工调控lnc RNA的表达,在农业生产上可以实现农作物的改良,在人类健康方面可以通过影响疾病相关的信号传导进而实现干预疾病的发生、发展及疾病治疗的目的。作为调控基因组内各类转录元件表达的重要表观遗传修
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有关lnc RNA（long noncoding RNA）产生和功能的研究已经证实lnc RNA可以通过不同的分子生物学机制调控编码基因的表达,因此lnc RNA已经不再是基因组中的“暗物质”。通过人工调控lnc RNA的表达,在农业生产上可以实现农作物的改良,在人类健康方面可以通过影响疾病相关的信号传导进而实现干预疾病的发生、发展及疾病治疗的目的。作为调控基因组内各类转录元件表达的重要表观遗传修饰,DNA甲基化（中主要是5-mC）是否及如何影响真核生物基因组内lnc RNA的转录表达以及后者对其他相邻蛋白编码基因（PCgenes）的转录影响模式还鲜有报道。前人利用组培条件诱导Tos17转座子转座插入日本晴水稻Os MET1-2基因外显子上,造成了Os MET1-2基因ORF的破坏,进而成功获得了水稻Os MET1-2功能缺失突变体(Os MET1-2-/-)。DNA甲基化组测序数据发现相较于野生型日本晴水稻(Os MET1-2+/+),突变体(Os MET1-2-/-)发生了全基因组CG甲基化的抹除（全基因组范围内76%和基因区86%的CG甲基化被抹除）。本论文以此CG DNA甲基化抹除的突变体(Os MET1-2-/-)及其野生型水稻(Os MET1-2+/+)为基本的实验材料,通过转录组测序和相关生物信息学分析的方法,对两种材料的lnc RNA及其PCgenes,进行了预测、分类以及表达模式的比较。其中,野生型(Os MET1-2+/+)和突变体(Os MET1-2-/-)中预测出的lnc RNA均与已报道的lnc RNA基本属性（外显子数量,转录本长度和表达量等）相符;此外,按照在基因组上lnc RNA与对应相邻蛋白编码基因的相对位置关系,成功的将鉴定出的lnc RNA归类为linc RNA（long intergenic noncoding RNA）和lnc NAT（long noncoding natural antisense transcript）两个主要大类,并分析了二者以及它们的PCgenes在两种材料中表达、长度、外显子含量等差异。以上特征支持了本研究鉴定出的lnc RNA的真实和可靠性。研究发现野生型(Os MET1-2+/+)和突变体(Os MET1-2-/-)的lnc RNA在组成和表达方面具有较为明显的差异。其中,在突变体(Os MET1-2-/-)中,CG DNA甲基化的抹除引发了部分野生型(Os MET1-2+/+)和突变体(Os MET1-2-/-)共有的lnc RNA（组成上保守的lnc RNA）的差异表达;在突变体(Os MET1-2-/-)中,甲基化的剧烈抹除也会引发新lnc RNA的表达。通过对lnc RNA来源的进一步分析发现部分新表达的lnc RNA与转座子序列具有交集（新表达lnc RNA的基因组位点与转座子位点重叠）,这暗示转座子在新lnc RNA的形成和表达中可能起到了重要的作用。为了推测保守的linc RNA和lnc NAT可能的功能,本研究又对以上两类lnc RNA对应的PCgenes在CG甲基化抹除前后的差异表达情况和功能进行了分析,发现linc RNA和lnc NAT表达的改变均可以对相应的PCgenes的表达产生影响,但影响的程度以及具体的作用机理还尚不明确。本研究揭示了由于CG DNA甲基化修饰的改变会影响到lnc RNA的表达,所以该结果也间接反映了CG DNA甲基化与lnc RNA及其PCgenes之间复杂的关系。
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