文昌鱼microRNA基因簇的分子进化研究

microRNA（miRNA）作为基因调控的新力军，是近年的研究热点。其中一些在染色体上成簇分布的miRNA基因，即miRNA基因簇，在基因调控和物种演化中具有重要意义，但是其功能特点和进化模式仍不清楚，是目前有关miRNA研究的一个薄弱之处。我们通过前期研究发现，在头索动物文昌鱼中存在一些脊索动物特有的miRNA基因簇，具有显著的进化意义。因此本项目将选取这些miRNA基因簇开展分子进化研究，探讨其中的miRNA家族之间的亲缘关系及进化模式。另一方面我们选取可能代表着脊椎动物的祖先类群-头索动物文昌鱼为研究材料，采用实时定量PCR的方法，分析这些miRNA在文昌鱼中的表达情况，与其他生物的表达谱进行比较研究，结合前期的靶基因的研究结果，以此推测其可能的功能以及在脊索动物起源和演化中的意义。本研究为研究脊索动物的起源与演化提出了一个崭新思路，具有国际领先的科学意义。

microRNA（miRNA）是生物体内广泛分布的一类长度仅为18-24的非编码RNA，参与基因后转录的调控。许多miRNA基因可在在染色体上成簇分布，即miRNA基因簇，位于同一顺反子内。尽管已经有非常多的研究工作阐明了miRNA的功能及进化的研究，但是对于多数miRNA基因簇的功能特点和进化模式仍不清楚。为了更好理解基因簇的功能及其进化历史，我们进行了miR-183和miR-216基因簇的分子进化分析，同时分析这些miRNA在文昌鱼中的转录调控和表达情况，以此推测其可能的功能以及在脊索动物起源和演化中的意义。.  miR-183基因簇包含miR-182、miR-96和miR-183三个miRNA家族,这三个miRNAs的成熟序列非常相似，推测它们可能来自于同一基因家族，具有并系同源的关系。通过序列比对分析，该基因簇经过了不同的基因倍增，并且在某些动物类群中丧失了某些基因家族。miR-183基因簇的进化历史与早期两侧对称动物的演化相关。miR-216基因簇包含miR-216和miR-217基因簇，这个基因簇是脊索动物特有的，并不存在于无脊椎动物中。其中miR-216通常具有两个拷贝，而miR-217只有一个拷贝。通过构建系统进化树，我们发现文昌鱼的这两个miRNA基因位于基部，表明其在脊索动物中的基部位置。.为了进一步了解miRNA基因簇功能，我们采用实时定量PCR技术和原位杂交技术检测了这些miRNA家族在头索动物文昌鱼中的表达情况。我们的结果表明miR-96和miR-183在文昌鱼成体的背神经管中具有显著表达，而在其他组织当中，表达量相对较少。原位杂交结果显示miR-183基因簇均在两天的胚胎的背神经管。综合这些结果，miR-183基因簇的miRNA成员在文昌鱼的不同组织及发育阶段的表达情况一致，它们在文昌鱼中的背神经管具有高水平的表达模式表明miR-183基因簇在文昌鱼中感觉器官的功能和发育中起着重要的作用。miR-216基因簇则在文昌鱼的鳃及肝盲囊中高度表达，其他组织的表达量都很少。这个结果表明miR-216基因簇的功能与文昌鱼的消化功能相关，进一步说明文昌鱼的肝盲囊可能是脊索动物的肝脏和胰腺功能的起源。.本项研究为更好的理解miRNA基因簇的功能和演化以及脊索动物的演化历史，具有重要的意义。