RNA های غیر کد کننده مشتق شده از ترانسپوزون و عملکرد آنها در گیاهان
Jungnam Cho
لینک دانلود اصل مقاله به زبان انگلیسی:
https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fpls.2018.00600/full
1
چکیده:
عناصر قابل انتقال (TEs) اغلب به عنوان عوامل ژنومی مضر در نظر گرفته می شوند که در واقع آنها به شدت توسط مکانیسم های خاموش کننده اپی ژنتیکی سرکوب می شوند. از سوی دیگر، تحرک TE ها باعث تنوع ژنوم و ترانسکریپتوم می شود که در بقا و تکامل گونه میزبان ضروری است. اکثریت قریب به اتفاق چنین TE های کنترل کننده با ترویج یا سرکوب فعالیت های رونویسی بر ژن های همسایه در سیس تاثیر می گذارند. اگرچه TE ها در ژنوم ها بسیار تکرار شده اند و در شرایط استرسی خاص یا مراحل رشد رونویسی می شوند، نقش های تنظیمی ترانس اکتینگ RNA های مشتق شده از TE به ندرت مورد مطالعه قرار گرفته است. اخیراً TEها برای نقش تنظیمی خود به عنوان شکلی از RNA مورد بررسی قرار گرفتند. به ویژه در گیاهان، TE ها منبع کافی از RNA های کوچک مانند RNA های مداخله گر کوچک (si) و میکرو RNA ها (mi) هستند. RNA های کوچک مشتق شده از TE عاملی برای تاثیرگذاری بر رونوشت های غیر TE از طریق مکمل بودن با توالی دارند، در نتیجه شبکه های تنظیم کننده ژن جدیدی از جمله مقاومت در برابر استرس و ممانعت از هیبریداسیون را ایجاد می کنند. جدای از RNA های کوچک، تعدادی از RNA های طولانی غیر کد کننده (lncRNA) از TE ها در گیاهان منشاء می گیرند. به عنوان مثال، یک lncRNA مشتق از رتروترانسپوزون بیان شده در ریشه برنج به عنوان یک RNA طعمه یا miRNA مقلد هدف عمل می کند که به طور منفی miRNA171 را کنترل می کند. سرکوب پس از رونویسی miRNA171 در ریشه ها، تثبیت رونوشت های هدف را تضمین می کند که عوامل رونویسی SCARECROW-LIKE، تنظیم کننده های کلیدی توسعه ریشه را کدگذاری می کنند. در این مقاله مروری، کشفیات اخیر نقش تنظیمی RNA های مشتق از TE در گیاهان شرح داده خواهد شد.
مجموع کل مولکول های RNA پیام رسان بیان شده از ژن های یک موجود زنده را می گویند.
Cis
Trans-acting
Small interfering
Micro
Long non-coding RNAs
2
3
مقدمه:
عناصر قابل انتقال (TEs) جزء اصلی بسیاری از ژنوم های یوکاریوتی هستند. به خصوص در محصولات غلات (مانند جو، گندم و ذرت)، بیش از 80 درصد از ژنوم آنها از ترانسپوزون ها تشکیل شده است (Tenaillon et al., 2010). ترانسپوزون ها بسته به نوع انتقال خود به دو کلاس اصلی I و II طبقه بندی می شوند (Feschotte et al., 2002; Wicker et al., 2007). TE های کلاس I، که به عنوان رتروترانسپوزون ها نیز شناخته می شوند، از طریق واسطه های RNA که بعداً به cDNA تبدیل می شوند، حرکت می کنند و کپی های اضافی در ژنوم ایجاد می کنند. رتروترانسپوزون های تکرار انتهایی بلند (LTR) و عناصر هسته ای پراکنده بلند (LINEs) دو نوع اصلی رتروترانسپوزون هستند. هر دو رتروترانسپوزون LTR و LINEها عناصر خودمختار هستند زیرا پروتئین های لازم برای جابجایی را کد می کنند، در حالی که آنهایی که به عناصر خودمختار وابسته هستند مانند مشتقات رتروترانسپوزون بزرگ (LARDs)، رتروترانسپوزون های تکراری پایانی در مینیاتور (TRIMs) و عناصر هسته ای پراکنده کوتاه (SINEs) رتروترانسپوزون های غیرمختار می باشند.
RNA intermediates
Long terminal repeat
Long interspersed nuclear elements
Autonomous
Large retrotransposon derivatives
Terminal repeat retrotransposons in miniature
Short interspersed nuclear elements
برخلاف کلاس I، ترانسپوزون های کلاس II یا DNA ترانسپوزون ها از یک مکان جدا شده و توسط پروتئین ترانسپوزاز که در داخل DNA ترانسپوزون کدگذاری شده است، به موقعیت ژنومی دیگر وارد می شوند. TE های کلاس II شامل زیر کلاس دیگری به نام Helitrons هستند که از طریق تقویت دایره غلتان تکثیر می شوند. در بسیاری از ژنوم های گیاهی، رتروترانسپوزون ها در مقایسه با عناصر کلاس II فراوان تر هستند. به ویژه، رتروترانسپوزون های LTR خانواده های غالب ترانسپوزون ها در بسیاری از گیاهان هستند (Vitte et al., 2017). چرخه تکثیر رتروترانسپوزون های LTR با رونویسی از کپی ژنومی توسط RNA پلیمراز (Pol) II میزبان آغاز می شود. mRNA های رتروترانسپوزون های LTR هم در معرض ترجمه و هم رونویسی معکوس قرار می گیرند (Grandbastien, 1998). رتروترانسپوزون های LTR خودمختار پروتئین های متعددی از جمله GAG، آسپارتیک پروتئاز، ترانس کریپتاز معکوس، RNase H و اینتگراز تولید می کنند که برای تکمیل چرخه رتروترانسپوزیشن مورد نیاز هستند. در نتیجه رونویسی معکوس، DNA خطی و دو رشته ای تولید می شود که به عنوان DNA خارج کروموزومی (ecDNA) شناخته می شود. ecDNA ها سپس به هسته منتقل می شوند و توسط پروتئین اینتگراز در DNA کروموزومی ژنومی ادغام می شوند.
Rolling circle
Extrachromosomal DNA
4
از آنجایی که تحرک TE می تواند جهش زا باشد، ژنوم میزبان مکانیسم های پیچیده ای را برای سرکوب فعالیت های آنها ایجاد کرده است (Matzke and Mosher, 2014). TEها در درجه اول توسط مسیرهای خاموش کننده اپی ژنتیکی از جمله تعدیل هیستون و متیلاسیون DNA سرکوب می شوند. در گیاهان، مسیر متیلاسیون DNA هدایت شده با RNA (RdDM) نقش اصلی را در خاموش کردن TE ایفا می کند. نواحی ژنومی مشخص شده با متیلاسیون DNA توسط RNA پلیمراز مخصوص گیاه، RNA PolIV، که بخش های نسبتاً کوتاهی از RNA ها را رونویسی می کند، شناسایی می شوند (Blevins et al., 2015; Li et al., 2015; Zhai et al., 2015). سپس RNA های رونویسی شده توسط RNA پلیمراز وابسته به RNA (RDR) 2 دو رشته ای می شوند و متعاقباً توسط DICER-like (DCL) 3 به 24 نوکلئوتید (nt) مداخله گر کوچک (si) بریده می شوند. این 24 ntsiRNA توسط پروتئین هایARGONAUTE (AGO) 4 متصل می شوند و با RNA تازه رونویسی شده توسط RNA PolV تعامل دارند. سپس AGO4 چندین پروتئین از جمله SU(VAR)3-9 HOMOLOG (SUVH) 4/5/6 وDOMAINS REARRANGED METYLASE (DRM) 1/2 را به کار می گیرد که به ترتیب هیستون سرکوب کننده (H3K9me2) و متیلاسیون DNA را انجام می دهند. بنابراین به تقویت حالت خاموش کروماتین های TE کمک می کند (Zilberman et al., 2004; Tran et al., 2005; Zhong et al., 2014).
RNA-directed DNA methylation
5
ترانسپوزون هایی که از خاموش شدن فرار کرده اند یا به تازگی به ژنوم معرفی شده اند توسط مسیر RDR6-RdDM که پس از رونویسی mRNA های ترانسپوزونی را تخریب می کند، شناسایی می شوند. mRNA های ترانسپوزونی رونویسی شده RNA پلیمزار II توسط RDR6 و DCL2/4 به 21 یا 22 نوکلئوتید siRNA پردازش می شوند (Creasey et al., 2014). این 21 یا 22 نوکلئوتید siRNA با AGO1 ارتباط یافته و mRNA های ترانسپوزونی را تخریب می کنند. جالب است که siRNA های مرتبط با TE همچنین می توانند با رونوشت های هدف غیر TE که نقش های تنظیمی خاصی را در فرآیندهای بیولوژیکی مختلف اعمال می کنند، تعامل داشته باشند. در پستانداران، RNA های تعاملیPIWI تعداد زیادی mRNA و RNA های طولانی غیر کدکننده (lncRNA) را در بیضه تنظیم می کنند، که نشان دهنده نقش نظارتی گسترده RNA های کوچک مشتق شده از TE در گیاهان و حیوانات است (Watanabe et al., 2015).
6
علاوه بر siRNA ها، پیشنهاد شده است که بسیاری از miRNA های گیاهی از TE ها تکامل یافته اند (Piriyapongsa and Jordan، 2008؛ Li et al., 2011). اگرچه miRNA ها از نظر منشا و بیوژنز در تعاریف از siRNA ها متمایز هستند (Borges and Martienssen, 2015)، طبقه بندی RNA های کوچک شناسایی شده توسط توالی یابی عمیق با دقت کافی انجام نشده است. در واقع، تعداد قابل توجهی از siRNA ها به اشتباه به miRNA ها تفسیر می شوند (McCue et al., 2012). با این وجود، چندین خطوط از شواهد نشان می دهد که TE ها، miRNA ها را به عنوان هم قطار پذیرفته اند، زیرا توالی های تکراری مرتبط با TEs می توانند به آسانی ساختارهای سنجاق سری RNA را تشکیل دهند که می توانند متعاقباً توسط مسیرهای بیوژنز miRNA پردازش شوند (Piriyapongsa and Jordan, 2008; Li et al., 2011). علاوه بر این، اکثریت قریب به اتفاق lncRNA ها از ترانسپوزون ها در ژنوم پستانداران و همچنین گیاهان منشا می گیرند (Kelley and Rinn, 2012; Liu et al., 2012; Kapusta et al., 2013) که پیشنهاد دهنده پویایی تکامل از TEs به شکل RNA می باشد. در دو بخش بعدی، چندین نمونه از اهلی سازی TE به RNAهای تنظیم کننده عملکردی مرتبط در گیاهان توضیح داده می شود.
Deep sequencing
7
ترانسپوزون های مشتق شده از RNA های کوچک
8
TE-siRNA در پاسخ به استرس:
در جهش یافته کاهش متیلاسیون DNA (DDM1)، ژنی که تغییر شکل دهنده کروماتین وابسته به ATP را در آرابیدوپسیس کد می کند، سطح متیلاسیون DNA سراسری به طور چشمگیری کاهش می یابد، در نتیجه تعداد زیادی از TE دوباره فعال می شوند (Vongs et al., 1993; Creasey et al., 2014). بخش زیادی از TE های دوباره فعال شده با تولید 21 یا 22 نوکلئوتید siRNA همراه است که به عنوان siRNA های فعال شده اپی ژنتیکی (easiRNA) شناخته می شوند (Creasey et al., 2014). easiRNA ها رونوشت های TE را برش می دهند تا از خاموش شدن TE ها در مرحله پس از رونویسی اطمینان حاصل کنند. جالب توجه است که زیرمجموعه ای از easiRNA ها در جهش یافته های ddm1 می توانند با mRNA های ژنی تعامل داشته و سطح بیان آنها را کاهش دهند. به عنوان مثال، siRNA854 یکی از easiRNA های تولید شده در جهش یافته ddm1 و تولید شده از ترانسپوزونAthila6A است. ́3 UTR از رونوشت UBP1 را هدف قرار می دهد که پروتئین گرانول استرس را کد می کند (شکل 1A؛ McCue et al., 2012).
Decreased DNA methylation 1
Arabidopsis
Epigenetically activated siRNAs
9
با استفاده از ساختارهای ژنی گزارشگر متعدد حاوی ́3 UTR از UBP1، نشان داده شد که siRNA854 اهداف غیر TE را نیز سرکوب می کند. سطح بیان Athila6A و siRNA854 در چندین نسل از جهش ddm1 افزایش می یابد. به عنوان مثال، گیاهان دارای جهش هموزیگوت ddm1 برای شش نسل (ddm1 F6) دارای سطوح بالاتر siRNA854 در مقایسه با ddm1 F2 هستند. جهش یافته های ubp1 حساسیت زیادی به تنش اسمزی نشان می دهند و فنوتیپ مشابه نیز در گیاهان ddm1 F6 مشاهده گردید اما در گیاهان ddm1 F2 دیده نشد. بنابراین، هدف گیری siRNA854 حاصل از Athila6 به رونوشت UBP1 و تغییر مقاومت در برابر استرس های غیرزیستی، دیدگاهی در رابطه با چگونگی سازگار عوامل ترانسپوزونی با محیط در حال تغییر در گیاهان را فراهم می کند. علاوه بر UBP1، easiRNA های مشتق شده Athila6A می توانند دیگر mRNA ها را از جمله AMS و HHP2 مورد هدف قرار دهند (McCue et al., 2013). چندین مورد از اهداف آنها به طور تجربی برای سرکوب با واسطه easiRNA از طریق رویکرد ترانسژنیک تقلید هدف پشت سرهم کوتاه (STTM) مورد تایید قرار گرفته اند. با این حال، در مورد ارتباط بیولوژیکی این تنظیمات هنوز پاسخی داده نشده است.
Abiotic
Short tandem target mimic
10
مقاله جدیدتر توسط Zhang و همکاران (2016) پیشنهاد کرد که ترانسپوزون siRNA815 در برنج می تواند متیلاسیون DNA de novo را در جایگاه های ژن هدف از طریق مسیر RdDM القا کند (شکل 1A). قبلا مشخص شد بود که دو ژن عامل رونویسی آللی، WRKY45-1 و WRKY45-2، اثرات متضادی در مقاومت به Xanthomonas oryzae pv. oryzae (Xoo) دارند. آلل WRKY45-1 ترانسپوزون siRNA815 را از طریق ترانسپوزون DNA نوع WANDERER_OS واقع در اینترون تولید می کند. سپس ترانسپوزون siRNA815 توالی مکمل را شناسایی می کند و متیلاسیون DNA را از طریق مسیر RdDM در اینترون لوکوس ST1، که در مقاومت در برابر Xoo حیاتی است، کنار می گذارد. از سوی دیگر، آلل WRKY45-2 فاقد چنین منطقه تولید کننده siRNA است که بیان ثابتST1، که به مقاومت پاتوژن کمک می کند را تضمین می کند.
11
TE-siRNA در مانع هیبریداسیون:
از آنجایی که easiRNA ها عمدتاً در جهش یافته های اپی ژنتیکی تولید می شوند، این سوال مطرح شده است که آیا easiRNA ها در شرایط طبیعی عملکردی دارند یا خیر؟ دو مطالعه اخیر با نشان دادن نقش easiRNA ها در مانع هیبریداسیون در Arabidopsis به این سوال پاسخ دادند (Borges et al., 2018; Martinez et al., 2018). هسته های رویشی دانه های گرده، فعالیت DDM1 را کاهش داده و تعداد زیادی TE مجددا فعال می شوند (Slotkin et al., 2009). miRNA845b مخصوص گرده، توالی حفظ شده [محل اتصال پرایمر (PBS)] در رتروترانسپوزون های LTR فعال شده را در گرده تشخیص می دهد و باعث برش ابتدایی mRNA های LTR-TE و به دنبال آن تولید easiRNA ها می شود (Borges et al., 2018). دوز بالاتر ژنوم پدری مقدار بیشتری از easiRNA ها را در لقاح موجب می شود که باعث ایجاد siRNA های گامتیک نامتعادل و در نهایت شکست بذر می شود (triploid block, Martinez et al., 2018). هنگامی که سطوح easiRNA پدری توسط جهش poliv سرکوب گردید، فنوتیپ انسداد تریپلوئید تا حدی به حالت اول برگردانده شد، که نشان دهنده نقش حیاتی easiRNA های پدری در سد هیبریداسیون است (Martinez et al., 2018). مکانیسم دقیق انسداد تریپلوئیدی با واسطه easiRNA هنوز نامشخص است، با این حال، پیشنهاد شده است که easiRNA های مازاد پدری احتمالا با استقرار DNA متیله در اطراف ژن های حک شده پدری از طریق ربودن PolVرونویسی شده تازه پیدایش یافته، دخالت می کنند (شکل 1A).
Primerbinding site
12
TE- RNA کوچک به عنوان عامل ضد خاموشی:
عناصر قابل انتقال اغلب در ژن های miRNA گیاهان اهلی شده اند (Li et al., 2011). یک مثال miRNA820 برنج است. اندازه miRNA820 22 یا 24 نوکلئوتید می باشد و از ناحیه داخلی DNA ترانسپوزون CACTA منشاء می گیرد (Nosaka et al., 2012). جالب توجه است، miRNA820 رونوشت های DRM2 را هدف قرار می دهد که یک DNA متیل ترانسفراز de novo را کد می کند (شکل 1A). هدف گیری miRNA820 به DRM2 در تکامل جنس Oryza حفظ می شود و سرکوب ژن DRM2 منجر به کاهش شدید متیلاسیون DNA و تنظیم رونویسی بسیاری از TE ها می شود. بنابراین، miRNA820 را می توان به عنوان یک عامل ضد خاموشی رمزگذاری شده در یک TE دید که در سطح پس از رونویسی کار می کند. به طور مشابه، UBP1 در Arabidopsis همولوگ TIA-1 در پستانداران است که به عنوان سرکوب کننده ترجمه ویروسی در ویروس آنسفالیت ناشی از کنه شناخته شده است (Albornoz et al., 2014). McCue و همکاران (2013) همچنین نشان داده اند که پروتئین UBP1 گرانول های استرس سیتوپلاسمی را در شرایط استرس غیرزیستی تشکیل می دهد یا زمان خاموشی هتروکروماتیک ترانسپوزون آزاد می شود. جهش ddm1 مثالی از این موضوع است. همانطور که در پستانداران TIA-1 از ترجمه ویروسی جلوگیری می کند، سطح پروتئین GAG کدگذاری شده در Athila6A در جهش یافته های سه گانه ddm1 rdr6 ubp1 افزایش می یابد (McCue et al., 2013). این اطلاعات از این ایده حمایت می کند که UBP1 روی mRNA های TE فعال شده برای سرکوب ترجمه آنها عمل می کند و بنابراین TE-siRNA ها سرکوب کننده مکانیسم خاموش کننده TE میزبان هستند.
Tick-Borne Encephalitis
13
lncRNA های مشتق شده از ترانسپوزون:
شواهد نوظهوری مبنی بر اهلی شدن TE به lncRNA ها در ژنوم پستانداران و گیاهان وجود دارد (شکل 1B) (Kelley and Rinn, 2012; Kapusta et al., 2013; Johnson and Guigo, 2014; Liu et al., 2015; Wang et al., 2015, 2016; Quattro et al., 2017). LncRNA را می توان به عنوان رونوشتی با اندازه حداقل 200 جفت باز تعریف کرد اما پتانسیل کدگذاری پروتئین کمی دارد (Liu et al., 2015). مطالعات خوبی انجام شده است که نشان می دهد lncRNAها عملکردهای مختلف سلولی از جمله به کارگیری تنظیم کننده های اپی ژنتیکی برای هدف قرار دادن کروماتین یا جداسازی miRNA ها را انجام می دهند (Franco-Zorrilla et al., 2007; Heo and Sung, 2011; Csorba et al., 2014). در دهه گذشته، تجزیه و تحلیل های رونویسی به طور چشمگیری فهرست lncRNAها را در بافت های مختلف و شرایط تنش بسیاری از گونه های گیاهی گسترش داده اند. با وجود تعداد زیادی lncRNAهای گیاهی که تاکنون شناسایی شده اند، نقش های بیولوژیکی هنوز تا حد زیادی ناشناخته هستند. در این بخش، وضعیت فعلی مطالعات TElncRNA گیاهی مورد بحث قرار خواهد گرفت.
14
TE-lncRNA در پاسخ به استرس:
از آنجایی که بسیاری از TE ها در گیاهان دارای عناصر فعال سیس واکنش دهنده به استرس در درون خود هستند (Paszkowski، 2015)، TE-lncRNA ها اغلب در شرایط تنش خاص ظاهر می شوند (Liu et al., 2012; Quattro et al., 2017; Wang et al., 2017). در گزارش اخیر، Wang و همکاران (2017) lncRNA ها را در آرابیدوپسیس، برنج و ذرت تحت تنش های غیرزیستی مختلف مورد بررسی قرار دادند. اختلاف زیادی در خانواده های TE وجود داشت که TE-lncRNA ها از آن منشاء می گیرند. RC/Helitron در آرابیدوپسیس، MITEs در برنج و رتروترانسپوزون های LTR در ذرت عمدتا بیش از حد در TE-lncRNAs نشان داده شدند (Wang et al., 2017). به ویژه، TE-lncRNA11195 در آرابیدوپسیس حاوی یک رتروترانسپوزون از نوع LTR است و پس از تنش های غیرزیستی یا درمان ABA فعال می شود. حذف توالی LTR پاسخگویی ABA را به خطر انداخت و نشان داد که توالی LTR پاسخگویی به استرس را به TE-lncRNA11195 می دهد (Wang et al., 2017). TE-lncRNA11195 برای نقش خود در پاسخ به استرس با استفاده از جهش یافته های T-DNA مورد آزمایش قرار گرفت. جالب توجه است، دو لاین جهش یافته مستقل، افزایش قابل توجهی در مقاومت به اسید آبسیزیک (ABA) در ازدیاد طول ریشه و وزن تر اندام هوایی نشان دادند (Wang et al., 2017). TE-lncRNAهای موجود در گوجه فرنگی نیز به عنوان پاسخ دهنده به تنش های غیرزیستی و زیستی توصیف شده است (Wang et al., 2015)، با این حال، عملکرد بیولوژیکی هنوز مورد بررسی قرار نگرفته است.
15
TE-lncRNA و توسعه:
در پستانداران، اکثر lncRNA ها از TE ها مشتق شده اند و الگوی بیان قوی اختصاصی بافت را نشان می دهند (Kelley and Rinn, 2012; Kapusta et al., 2013). به طور مشابه، فعال سازی TE در گیاهان با مراحل رشد خاصی همراه است که ظهور TE-lncRNA اختصاصی بافت را تقویت می کند (Hsieh et al., 2009; Slotkin et al., 2009; Baubec et al., 2014; Cho and Paszkowski, 2017). اخیراً، Cho و Paszkowski (2017) الگوی بیان TEs را در بافت های مختلف برنج بررسی کرده و رونوشت مشتق شده از رتروترانسپوزون به نام MIKKI را شناسایی کرده اند که به طور خاص در ریشه های برنج رونویسی می شود. MIKKI حاوی چندین اینترون است و پتانسیل کدگذاری کمی دارد که نشانه قوی اهلی شدن به lncRNA است. جالب اینجاست که چهارمین اینترون MIKKI از یک خانواده مستقل از رتروترانسپوزون مشتق شده است و پیرایش این اینترون یک محل اتصال برای miR171 در اتصال اگزون-اگزون ایجاد می کند. با وجود توالی اتصال به miR171، mRNA های MIKKI توسط miR171 شکسته نمی شوند. محل اتصال miR171 از MIKKI به طور کامل با miRNA همزاد خود جفت نمی شود، اما دارای دو خطای جفت شدگی با موقعیت هایی است که قرار است شکاف رخ دهد. بسیار شناخته شده است که عدم تطابق در موقعیت های برش، فعالیت برش miRNA را کاهش می دهد و به عنوان نشانه تقلید هدف miRNA در نظر گرفته می شود (Franco-Zorrilla et al., 2007; Yan et al., 2012; Reichel et al., 2015). در واقع، جهش های ناک اوت MIKKI که توالی تقلید هدف را از دست داده بودند، سطوح بالاتر miR171 را نشان دادند، در حالی که بیان بیش از حد MIKKI منجر به کاهش تنظیم miR171 شد. miR171، mRNA های کد کننده فاکتورهای رونویسی SCARECROWLike (SCL) را که تنظیم کننده های حیاتی رشد ریشه هستند، هدف قرار می دهند (Wang et al., 2010). بنابراین، MIKKI از رتروترانسپوزون ها در برنج تکامل یافته و به طور مثبت برای سرکوب miR171 در ریشه انتخاب شد. این به نوبه خود mRNA های SCL ها را که در رشد ریشه ضروری هستند، تثبیت می کند. به طور مشابه، Quattro و همکاران 2017 همچنین چندین lncRNA مشتق از TE را از ژنوم Brachypodium شناسایی کردند که قادر به تعامل با miRNA ها هستند، با این حال، فعالیت های تقلید هدف آنها هنوز تایید نشده است.
Splicing
Mismatchesat
16
شکل1: RNA های کوچک مرتبط با ترانسپوزون و RNA های بلند غیر کد کننده. (A) نقش RNA های کوچک مشتق شده از ترانسپوزون در گیاهان. مستطیل های قرمز و خاکستری به ترتیب عوامل ترانسپوزونی و ژن هستند. PEG ها، ژن های حک شده توسط پدر. (B) بخشی از lncRNA های مرتبط با ترانسپوزون ها. منابع مرتبط در سمت راست ارائه شده است.
17
نتیجه گیری:
RNA های مشتق شده از ترانسپوزون برای مدت طولانی دست کم گرفته شده اند و عملکرد بیولوژیکی آنها به تازگی آشکار شده است. این واقعیت که TE ها در ژنوم تکرار می شوند، به طور قابل توجهی تحقیقات ترانسپوزون ها را تاکنون با مشکل مواجه کرده است. به عنوان مثال، کوتاه بودن طول بازخوانی های توالی نسل بعدی باعث ابهام شدید و عدم دقت در نقشه برداری باز خوانی های TE می شود. انتظار می رود که پیشرفت اخیر بازخوانی توالی های طولانی PacBio (Disdero and Filée, 2017) و Oxford Nanopore (Debladis et al., 2017) بر این نقص غلبه کند. علاوه بر این، به دلیل تعدد TE ها در ژنوم و احتمال فراوانی بین آنها، تجزیه و تحلیل ژنتیکی TE ها چالش برانگیز بوده است. جهش زایی با واسطه CRISPR کارآمدتر شده است و حتی حذف بزرگ تمام TE را می توان با ایجاد شکستگی های دو رشته ای در نواحی کناری TE مورد نظر انجام داد (Gao et al., 2016; Ordon et al., 2017). گزینه دیگری که باید در نظر گرفته شود، رویکرد ژنتیک جمعیت است. تعداد توالی های ژنومی در دسترس رو به افزایش است و با کاهش هزینه توالی یابی، تعداد آنها به صورت تصاعدی افزایش خواهد یافت. تجزیه و تحلیل داده های توالی ژنوم در مقیاس بزرگ که در توالی های Arabidopsis طبیعی انجام شد، نشان داد که چشم انداز TE بسیار پویا است و تغییرات رونویسی، اپی ژنومیک و همچنین فنوتیپی به TE ها نسبت داده می شود (Quadrana et al., 2016; Stuart et al., 2016). در مجموع، به نظر می رسد که اکنون بهترین زمان برای کشف نقش های پنهان TE ها در گیاهان با استفاده از فناوری های جدید توسعه یافته است.
18