拟南芥中m?A-APA相关基因的全基因组鉴定与调控网络分析

《BMC Plant Biology》：System-wide identification and regulatory network analysis of m?A-APA associated genes in Arabidopsis Thaliana

　　

摘要

背景

N?-甲基腺苷（m?A）修饰和可变多聚腺苷酸化（APA）是调控植物生长、发育和胁迫响应的关键转录后调控机制。尽管现有证据表明植物中m?A与APA之间存在串扰，但它们的系统水平协调调控网络仍知之甚少。

结果

本研究建立了一个整合生物信息学框架，以系统表征m?A与APA之间的潜在相互作用。该框架结合了m?A修饰水平与APA使用率的多样本相关性分析，以及基于蛋白质-蛋白质相互作用（PPI）网络的带重启随机游走（RWR）算法筛选，以鉴定具有推断m?A-APA关联的候选基因（称为m6APAreg基因）。我们收集了拟南芥在不同遗传背景和胁迫条件下的56个甲基化RNA免疫沉淀测序（MeRIP-seq）数据集，利用该整合生物信息学框架鉴定了2,505个m6APAreg基因。功能富集分析表明，这些基因显著富集在与代谢、胁迫响应和发育调控相关的路径中。已发表数据集的正交支持表明，m?A阅读器CPSF30-L对m6APAreg基因具有更高的结合率，且由更强的poly(A)信号所支持。为进一步探索潜在的调控层级，我们构建了整合m6APAreg基因、miRNA、转录因子和多聚腺苷酸化因子的多层调控网络。此外，样本特异性分析表征了依赖于条件的关联模式，m?A-APA轴的推断调控方向和功能模块随遗传背景和环境胁迫动态变化。

结论

本研究首次系统性地优先筛选了与拟南芥中m?A-APA调控模块相关的候选基因。我们的工作为植物表观转录组调控与3′端加工之间潜在的复杂相互作用提供了新的见解。所建立的分析和候选m6APAreg基因储备为未来聚焦于植物发育、胁迫响应和作物改良的功能验证研究提供了有价值的资源。