[发明专利]一种在全基因组水平上预测植物内源siRNA的方法

说明书

本发明提供了一种在全基因组水平上预测植物内源siRNAs的方法，属于生物信息学技术领域，所述方法利用MITE‑Hunter在植物全基因组序列数据中检测MITEs元件，并以此为基础，预测24‑nt siRNA，最后运用Pln24NT验证siRNA。本发明联合这两个生物信息学工具能够增加预测通量，进而在大数据量的基础上快速预测出siRNA，并且该方法是一种植物普遍适用的方法。

技术领域

本发明涉及生物信息学技术领域，尤其涉及一种在全基因组水平上预测植物内源siRNA的方法。

背景技术

转座子（TEs）广泛存在于真核生物基因组中，并且是真核生物基因组最大的组成原件，例如，在狗的基因组中，至少有31%是转座子，而人类基因组中转座子占据的比例达到了46%，在玉米中，转座子甚至占据整个基因组的85%。根据转座的方式不同，转座子被分为由DNA介导的和由RNA介导的两大类。研究表明，逆转录转座子在人类基因组中达34%，其中，主要由Alu序列、SVA（SINEVNRT-Alu）、长散置元件（long interspersed element-1，L1）组成。根据结构特征，DNA转座子又可以分为末端反向重复（Terminal inverted repeats，TIRs ）、微型反向重复转座元件（Miniature inverted repeat transposable elements，MITEs）和Helitrons等。

转座子是动植物体内的内源性小分子RNA的来源之一，转座子可以通过诱导产生siRNA。研究表明转座子衍生的小分子RNA与非编码RNA之间有着很密切的联系，参与多种重要的调控功能。转座子可以通过诱导产生多种RNA，例如：miRNA、siRNA、piRNA等。过去一直认为siRNA是通过内源性双链RNA形成，但在有些物种，例如蝴蝶等，发现转座子也是siRNA的重要来源。

微型反向重复转座元件（Miniature inverted repeat transposable elements,简称MITEs），是近年来在细菌、植物和动物基因组中发现的一种被归类为Class II型的非自主转座的可转座DNA元件。由于MITEs缺乏编码序列，并且其本身进化十分迅速，对于现有的技术手段来说，准确地鉴定MITEs仍然比较困难。但是，现在迅速扩张的基因组数据库为研究MITEs提供了不少便利。

当前的研究表明，转座子参与许多重要的生理活动、表现出许多遗传效应，是具有重要功能与研究前景的一类DNA元件，例如，转座子在基因上的插入，能够引起插入突变，使得插入的位置上出现新的基因，导致原本基因功能的缺失或改变。而MITEs作为一类特殊的转座子同样具有重要的功能与作用，基于MITE_Hunter鉴定全基因组中的MITEs，能够给MITEs的研究提供新的方法与途径。

小干扰RNA（small interfering RNA; siRNA）有时称为短干扰RNA（shortinterfering RNA）或者沉默RNA（silencing RNA），是一类长20~25bp的双链RNA分子，调控RNA干扰通路。小干扰RNA通过转录后调控，降解互补的mRNA来干扰特定基因的表达从而抑制翻译过程。siRNA在RNA抑制相关机制中行使抗病毒功能，并且在基因组染色质的形成过程中扮演重要角色。siRNA可以通过转染进入细胞内部。原则上，任何一个基因都可以被具有互补序列的合成siRNA抑制，siRNA是后基因组时代验证基因功能和药物靶向的重要工具。

在不同的物种中，siRNA前体的茎环结构具有相当大的保守性，且具有较大的序列同源性。现阶段的预测方法，主要基于siRNA这两点特征，利用生物信息学软件，在已测序的基因组序列中进行搜索比对，再根据同源性的高低排序，将符合条件的候选siRNA与已经通过实验验证的siRNA分子进行分析比较，最终确定该物种siRNA的数量及分布。现阶段的预测方法工作量大，需要进行基因组搜索比对、同源性分析等，搜索比对过程时间长，并且通常带有物种的局限性，大部分仅适用于动物，植物方面也只适用于拟南芥等少数模式植物，缺少普遍适用于植物的预测方法。

发明内容