家蠶轉座子數(shù)據(jù)庫BmTEdb的構建.pdf

1、重復序列是真核生物基因組的重要組成成分,根據(jù)其序列特征及在基因組中的存在形式,可以進一步分為串聯(lián)重復、片段重復和散在重復。其中,散在重復大多起源于轉座子。根據(jù)轉座介質的不同,轉座子又可分為逆轉錄轉座子和DNA轉座子。轉座子可以在基因組中移動并插入到新的染色體位點,此過程常伴隨著其拷貝數(shù)的增加,它們是真核生物基因組的重要組成成分,如占人類基因組的45%,黑腹果蠅(Drosophilamelanogaster)基因組的22%,玉米(Zeam

2、ays)基因組的80%以上。
　　 轉座子的轉座和擴增對基因的進化和基因組的穩(wěn)定具有重要影響,在染色體結構、基因組大小、基因組重排、新基因生成和基因結構與調控等方面扮演著重要的角色,同時由于其序列的重復性及部分轉座子包含編碼區(qū),它們對基因組測序,組裝和注釋也是巨大的挑戰(zhàn)。與其他類型的重復序列相比,轉座子的結構和分類更為復雜多樣,使得對轉座子的鑒定和分類更為復雜和困難。一般地,真核生物轉座子的鑒定、分類和注釋分為3個步驟:(1)重

3、復序列庫的構建;(2)重復序列的校正和分類:(3)基因組注釋。近年來,國內外科學家己開發(fā)出多種軟件來輔助進行以上3個步驟。但這些軟件各有利弊,到目前為止還沒有一款軟件能夠單獨完成全基因組中所有轉座子的精確鑒定、分類和注釋。因此,需要把多種方法結合起來使用來實現(xiàn)全基因組范圍內轉座子的精確鑒定、分類和注釋。
　　 家蠶(Bombyxmori)是一種重要的經濟昆蟲,由其形成的蠶絲業(yè)是我國農業(yè)經濟中的重要組成部分。家蠶擁有豐富的品系資源

4、及突變體,是開展遺傳發(fā)育和分子生物學研究的良好材料,是鱗翅目的模式生物之一。家蠶基因組框架圖和精細圖的發(fā)布,極大地促進了家蠶基因組學研究。研究表明,轉座子序列大約占整個家蠶基因組的35%,高于黑腹果蠅(D.melanogaster)的22%,岡比亞按蚊(Anophelesgambiae)的16%,低于埃及伊蚊(Aedesaegypti)的47%,且轉座子類別豐富多樣,因此家蠶又是研究昆蟲轉座子很好的模式生物。轉座子是家蠶基因組的重要組成

5、部分,其對家蠶基因組的組成、進化和基因表達調控等具有重要影響。因此,家蠶基因組中轉座子的精確鑒定、分類和注釋具有重要意義。
　　 本研究采用多種方法對家蠶中的轉座子進行了系統(tǒng)鑒定和分類,并構建了家蠶轉座子數(shù)據(jù)庫BmTEdb。主要的研究內容及結果如下:
　　 1.家蠶轉座子數(shù)據(jù)庫BmTEdb的構建
　　 為了更好地理解轉座子在家蠶馴化中及家蠶基因組組成、結構和進化上所起的作用,采用從頭(denovo)預測、基于同源

6、性預測和基于結構預測等多種方法對家蠶中的轉座子進行了系統(tǒng)的鑒定,并整合Repbase,NCBI核酸數(shù)據(jù)庫和相關文獻中報道的家蠶轉座子。對鑒定出的家蠶轉座子,首先去除冗余序列及假陽性,隨后基于同源性和結構特征及相關軟件進行了分類。采用Linux,Apache,MySQL和PERL成功構建了家蠶轉座子數(shù)據(jù)庫BmTEdb,為用戶提供瀏覽、搜索、查詢和序列比對分析等服務。家蠶轉座子數(shù)據(jù)庫BmTEdb的構建將在一定程度上促進家蠶基因組學研究,并為

7、后續(xù)研究家蠶轉座子的功能及在家蠶馴化過程中所起的作用奠定了一定的基礎。
　　 2.家蠶LTR逆轉錄轉座子的鑒定、分類及系統(tǒng)發(fā)育分析
　　 采用基于結構預測和同源性搜索相結合的方法,在家蠶基因組中共鑒定出了38個長末端重復(Longterminalrepeat,LTR)逆轉錄轉座子家族,序列長度占整個基因組的0.64%,遠小于先前預測的11.8%,其中有6個家族為新發(fā)現(xiàn)。38個家族中,26個家族有表達序列標簽(Expres

8、sionsequencetag,EST)證據(jù),表明這些家族具有潛在的活性。對有EST證據(jù)的6個家族和沒有EST證據(jù)的5個家族用RT-PCR進行了組織表達譜實驗,結果表明,這11個家族在一些組織中有表達,這進一步證實了這些家族具有轉錄活性,基于此,我們推測家蠶中大部分的LTR逆轉錄轉座子家族很可能具有潛在活性。對轉座子的插入時間進行估計,結果表明絕大部分元件都是最近1百萬年內插入到家蠶基因組中的。還比較了黑腹果蠅(D.Melanogast