scholarly journals Identification and functional characterization of RNA silencing key-genes in the model pennate diatom species Phaeodactylum tricornutum

2019 ◽  
Author(s):  
Αιμιλία Γρυπιώτη
Keyword(s):  
In Silico ◽  
Small Rnas ◽  
Rna Silencing ◽  
Phaeodactylum Tricornutum ◽  
Functional Characterization ◽  
Diatom Species ◽  
Rna Dependent Rna Polymerase ◽  
Pennate Diatom ◽  
Key Genes

Ο μηχανισμός της RNA Σίγησης, γνωστός και ως μονοπάτι RNA παρεμβολής (RNA interference, RNAi), αποτελεί ένα συντηρημένο μηχανισμό ρύθμισης της γονιδιακής έκφρασης με τη διαμεσολάβηση μικρών RNA μορίων (sRNA), (Fire et al., 1998). Στα διάτομα, και στο διάτομο οργανισμό μοντέλο Phaeodactylum tricornutum, έχει παρατηρηθεί η σίγηση εξωγενών και ενδογενών γονιδίων μετά την εισαγωγή ανάστροφων επαναλήψεων, συμπληρωματικών μεταγράφων και τεχνητών miRNAs (De Riso et al., 2009; Kaur and Spillane, 2015). Στο P. tricornutum έχει προταθεί η παρουσία ενός ενδογενούς RNAi μονοπατιού μετά από μελέτες των sRNAs, της γονιδιακής έκφρασης και της μεθυλίωσης DNA του (Veluchamy et al., 2013; Rogato et al., 2014). Αυτό το RNAi μονοπάτι μπορεί να παίζει σημαντικό ρόλο στη ρύθμιση της έκφρασης γονιδίων που κωδικοποιούν πρωτεΐνες και μεταθετά στοιχεία (Transposable Elements,TEs) και πιθανώς να επηρεάζει την απόκριση προσαρμογής σε συνθήκες περιορισμένων θρεπτικών (Maumus et al., 2009). Ομόλογα των βασικών RNAi γονιδίων DICER (DCR), ARGONAUTE (AGO) και RNA-Dependent RNA polymerase (RDR) έχουν αναγνωριστεί με ανάλυση in silico (De Riso et al., 2009). Ωστόσο, η εξακρίβωση του γονιδιακού μοντέλου τους, ο χαρακτηρισμός της λειτουργίας τους και ο ρόλος τους σε επίπεδο φυσιολογίας παραμένουν άγνωστα. Στην παρούσα διατριβή, επιβεβαιώνεται η ύπαρξη ενός μοναδικού γονιδίου PtDCR, PtAGO και PtRDR στο P. tricornutum μετά από εκτεταμένη ανάλυση in silico των διαθέσιμων γονιδιωματικών και μεταγραφικών δεδομένων του. Η ανεύρεση και φυλογενετική ανάλυση των DCR, AGO και RDR ομόλογων γονιδίων στα διάτομα από όλες τις διαθέσιμες βάσεις δεδομένων παρουσιάζουν μια μη αναμενόμενη διαφοροποίηση του RNAi μονοπατιού σε αυτούς τους οργανισμούς. Το cDNA των PtDCR/AGO/RDR κλωνοποιήθηκε και αναγνωρίστηκαν μετάγραφα εναλλακτικού ματίσματος των PtDCR και PtAGO. Ο υποκυτταρικός εντοπισμός των PtDCR-/AGO-/RDR-YFP διερευνήθηκε με συνεστιακή μικροσκοπία. Για τον χαρακτηρισμό της λειτουργίας των PtDCR και PtAGO γονιδίων δοκιμάστηκε αρχικά η έκφρασή τους στα ετερόλογα συστήματα της ζύμης Saccharomyces cerevisiae και του φυτού Nicotiana bethamiana. Στη συνέχεια, με την εφαρμογή της CRISPR/Cas9-καθοδηγούμενης μεταλλαξιγένεσης, πρόσφατα προσαρμοσμένη στο P. tricornutum, δημιουργήθηκαν επιτυχώς οι μεταλλαγμένες σειρές με εκτοπισμό PtDCR-KO και PtAGO-KO (KnockOut). Η μελέτη του φαινοτύπου στην ανάπτυξη των PtDCR-KO σειρών έγινε σε καλλιέργειες υπό φυσιολογικές συνθήκες, υπό συνθήκες περιορισμένων νιτρικών και μετά από UV-επαγόμενο στρες. Παράλληλα, διεξήχθη αλληλούχιση νέας γενιάς (NGS) και ανάλυση των ολικών μεταγράφων mRNA και small RNAs. Τα πειράματα των καλλιεργειών υποδεικνύουν ότι η PtDCR ίσως παίζει ρόλο στην απόκριση υπό την έλλειψη νιτρικών. Η μεταγραφική ανάλυση αποκάλυψε ότι και τα sRNA και τα mRNA μετάγραφα επηρεάστηκαν στη DCR-KO σειρά. Συνολικά, η κατανομή του μεγέθους των sRNA μετατοπίστηκε προς μεγαλύτερου μεγέθους μόρια στην PtDCR-KO σειρά. Επίσης, ο αριθμός των sRNA που εντοπίζονται σε TEs ήταν δραματικά μειωμένος στη PtDCR-KO σειρά και παρατηρήθηκε μία συνακόλουθη αύξηση του αριθμού των mRNA κάποιων TEs. Ενδιαφέρον παρουσιάζει ότι στα PtDCR-KO sRNA μετάγραφα παρατηρούνται επίσης αλλαγές στους tRNA-παραγόμενους sRNA πληθυσμούς υποδεικνύοντας ένα πιθανό ρόλο της DCR στην επεξεργασία αυτών των μορίων στα διάτομα. Έχει προταθεί ότι η κινητοποίηση των TE παίζει σημαντικό ρόλο στη εξελικτική διαφοροποίηση των διατόμων και στην ικανότητά τους για γρήγορη απόκριση και προσαρμογή σε ποικίλα περιβάλλοντα. Συμπερασματικά, τα αποτελέσματα αυτής της διατριβής δείχνουν ότι το μοναδικό γονίδιο DCR στο P. tricornutum παίζει σημαντικό ρόλο στην παραγωγή των TE-παραγόμενων sRNAs και πιθανά στην κινητοποίηση των TEs, επηρεάζοντας σημαντικά την απόκριση προσαρμογής των διατόμων και την εξέλιξή τους.

scholarly journals In silico and functional characterization of the promoter of a Eucalyptussecondary cell wall associated cellulose synthase gene (EgCesA1)

2011 ◽  
Vol 5 (S7) ◽  
Author(s):  
Nicky Creux ◽  
Minique De Castro ◽  
Martin Ranik ◽  
Antanas Spokevicius ◽  
Gerd Bossinger ◽  
...  
Keyword(s):  
Cell Wall ◽  
In Silico ◽  
Functional Characterization ◽  
Cellulose Synthase ◽  
Cellulose Synthase Gene

scholarly journals In Silico Prediction and Functional Characterization of Genes Related to Abiotic and Biotic Stresses in Chickpea (Cicer arietinum)

2018 ◽  
Vol 7 (1) ◽  
pp. 1-35
Author(s):  
Sukhdeep Kaur ◽  
Satendra Singh ◽  
Gitanjali Tandon ◽  
Sarika Jaiswal ◽  
Mir Asif Iquebal ◽  
...  
Keyword(s):  
Cicer Arietinum ◽  
In Silico ◽  
Functional Characterization ◽  
In Silico Prediction ◽  
Abiotic And Biotic Stresses ◽  
Biotic Stresses

scholarly journals sRNA Target Prediction Organizing Tool (SPOT) Integrates Computational and Experimental Data To Facilitate Functional Characterization of Bacterial Small RNAs

mSphere ◽  
2019 ◽  
Vol 4 (1) ◽  
Author(s):  
Alisa M. King ◽  
Carin K. Vanderpool ◽  
Patrick H. Degnan
Keyword(s):  
Experimental Data ◽  
Stress Responses ◽  
Small Rnas ◽  
Metabolic Regulation ◽  
Functional Characterization ◽  
Target Prediction ◽  
Structure Stability ◽  
Accurate Identification ◽  
Mrna Targets

Small RNAs (sRNAs) regulate gene expression in diverse bacteria by interacting with mRNAs to change their structure, stability, or translation. Hundreds of sRNAs have been identified in bacteria, but characterization of their regulatory functions is limited by difficulty with sensitive and accurate identification of mRNA targets. Thus, new robust methods of bacterial sRNA target identification are in demand. Here, we describe our small RNA target prediction organizing tool (SPOT), which streamlines the process of sRNA target prediction by providing a single pipeline that combines available computational prediction tools with customizable results filtering based on experimental data. SPOT allows the user to rapidly produce a prioritized list of predicted sRNA-target mRNA interactions that serves as a basis for further experimental characterization. This tool will facilitate elucidation of sRNA regulons in bacteria, allowing new discoveries regarding the roles of sRNAs in bacterial stress responses and metabolic regulation.

scholarly journals Plugging Small RNAs into the Network

mSystems ◽  
2020 ◽  
Vol 5 (3) ◽  
Author(s):  
Lars Barquist
Keyword(s):  
Small Rnas ◽  
Posttranscriptional Regulation ◽  
Network Inference ◽  
Functional Characterization ◽  
The State ◽  
Diverse Range ◽  
Regulatory Interactions ◽  
Link Type ◽  
Wide Range

ABSTRACT Small RNAs (sRNAs) have been discovered in every bacterium examined and have been shown to play important roles in the regulation of a diverse range of behaviors, from metabolism to infection. However, despite a wide range of available techniques for discovering and validating sRNA regulatory interactions, only a minority of these molecules have been well characterized. In part, this is due to the nature of posttranscriptional regulation: the activity of an sRNA depends on the state of the transcriptome as a whole, so characterization is best carried out under the conditions in which it is naturally active. In this issue of mSystems, Arrieta-Ortiz and colleagues (M. L. Arrieta-Ortiz, C. Hafemeister, B. Shuster, N. S. Baliga, et al., mSystems 5:e00057-20, 2020, https://doi.org/10.1128/mSystems.00057-20) present a network inference approach based on estimating sRNA activity across transcriptomic compendia. This shows promise not only for identifying new sRNA regulatory interactions but also for pinpointing the conditions in which these interactions occur, providing a new avenue toward functional characterization of sRNAs.

scholarly journals Characterization of Hypovirus-Derived Small RNAs Generated in the Chestnut Blight Fungus by an Inducible DCL-2-Dependent Pathway

2008 ◽  
Vol 82 (6) ◽  
pp. 2613-2619 ◽  
Author(s):  
Xuemin Zhang ◽  
Gert C. Segers ◽  
Qihong Sun ◽  
Fuyou Deng ◽  
Donald L. Nuss
Keyword(s):  
Small Rnas ◽  
Rna Silencing ◽  
Cryphonectria Parasitica ◽  
Chestnut Blight ◽  
Fungal Host ◽  
Chestnut Blight Fungus ◽  
Mutant Strains ◽  
Suppressor Of Rna Silencing ◽  
Dependent Pathway

ABSTRACT The disruption of one of two dicer genes, dcl-2, of the chestnut blight fungus Cryphonectria parasitica was recently shown to increase susceptibility to mycovirus infection (G. C. Segers, X. Zhang, F. Deng, Q. Sun, and D. L. Nuss, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 104:12902-12906, 2007). We now report the accumulation of virus-derived small RNAs (vsRNAs) in hypovirus CHV1-EP713-infected wild-type and dicer gene dcl-1 mutant C. parasitica strains but not in hypovirus-infected dcl-2 mutant and dcl-1 dcl-2 double-mutant strains. The CHV1-EP713 vsRNAs were produced from both the positive and negative viral RNA strands at a ratio of 3:2 in a nonrandom distribution along the viral genome. We also show that C. parasitica responds to hypovirus and mycoreovirus infections with a significant increase (12- to 20-fold) in dcl-2 expression while the expression of dcl-1 is increased only modestly (2-fold). The expression of dcl-2 is further increased (∼35-fold) following infection with a hypovirus CHV1-EP713 mutant that lacks the p29 suppressor of RNA silencing. The combined results demonstrate the biogenesis of mycovirus-derived small RNAs in a fungal host through the action of a specific dicer gene, dcl-2. They also reveal that dcl-2 expression is significantly induced in response to mycovirus infection by a mechanism that appears to be repressed by the hypovirus-encoded p29 suppressor of RNA silencing.

scholarly journals In silico prioritization and further functional characterization of SPINK1 intronic variants

2017 ◽  
Vol 11 (1) ◽  
Author(s):  
Wen-Bin Zou ◽  
Hao Wu ◽  
Arnaud Boulling ◽  
David N. Cooper ◽  
Zhao-Shen Li ◽  
...  
Keyword(s):  
In Silico ◽  
Functional Characterization ◽  
Intronic Variants
Sign in / Sign up

Export Citation Format

Share Document