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.2017年12月；23(12):1807-1816.
doi:10.1261/rna.062661.117。 Epub 2017年8月29日。

转录延伸率对小鼠的选择性切割和多聚腺苷酸化具有组织特异性影响黑腹果蝇

刘小川 # 1, 詹姆·弗雷塔斯 # 2 三, 郑定海 1, 玛尔塔·奥利维拉 2 三, Mainul Hoque公司 1, 托卡托·马丁斯 三, Telmo Henriques公司 2, 田斌（Bin Tian） 4, 亚历山大·莫雷拉 5 三 6
附属公司

转录延伸率对选择性切割和聚腺苷酸化具有组织特异性影响黑腹果蝇

刘小川等。 核糖核酸. 2017年12月.

摘要

选择性多聚腺苷酸化（APA）是一种从单个基因产生具有不同3'UTR和/或编码序列的多个mRNA亚型的机制。在这里，使用3'区域提取和深度测序（3'READS），我们系统地绘制了黑腹果蝇扩大了先前为该物种确定的PAS的总库，尤其是那些位于富含A的基因组序列中的PAS。Cis公司-元素分析显示，与哺乳动物相比，苍蝇PAS周围有明显的序列基序，包括上游UAUA元素的富集程度更高，下游UGUG元素的存在程度更低。我们发现超过75%的信使核糖核酸基因黑腹果蝇进行APA。与身体相比，头部组织倾向于使用远端PAS，导致具有长3'UTR以及远端末端外显子的APA亚型优先表达。APA位点之间的距离和PAS内含子的位置是身体和头部APA差异的重要参数，表明不同的PAS选择背景。APA分析1215卢比补体第四成份突变株含有延伸率较慢的突变RNA聚合酶II（RNAPII），表明转录延伸率降低50%会导致3'UTR和内含子中近端弱PAS的使用增多，这与APA调节的“先到先得”模式相一致。然而，在头部没有观察到这种趋势，这表明神经细胞的调节环境不同。我们的数据共同扩展了PAS的收集范围黑腹果蝇并通过RNAPII延伸率揭示APA调节的组织特异性效应。

关键词：3′读；果蝇；RNA聚合酶Ⅱ；交替聚腺苷化；转录延伸率。

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数字

图1。
图1。
中的PAS黑腹果蝇基因组。(A类)实验设计。RNA分离自果蝇属头部或身体进行3′区提取和深度测序（3′READS）分析，以鉴定PAS和分析APA亚型丰度。(B类)PAS和PAS读数在果蝇属基因组。(C类)用3′READS数据扩展带注释的3′端（详见材料和方法）。共发现16908名考绩人员在扩展区域内。显示了中间延伸尺寸。(D类)苍蝇PASs周围的核苷酸分布(E类)苍蝇PAS周围的前10个富集6 mers。如图所示，对PAS周围的四个区域进行了分析。数字是根据观察到的序列与预期序列的比较得出的富集分数（详见材料和方法）。(F类)小鼠和苍蝇在PAS周围四个区域的4-聚体富集比较。值是浓缩分数，如下所示E类。每个图表中的几个前4个mer突出显示，以表明PAS之间的一致性或差异顺式-fly和mouse中的元素。
图2。
图2。
APA进入黑腹果蝇. (A类)使用亚型表达截止值发现苍蝇基因组中表达APA mRNA亚型的蛋白编码基因的百分比。在5%相对丰度截止值时，78%的苍蝇mRNA基因显示APA，每个基因有4.1个PAS。(B类) (顶部)不同APA类型的方案。APA位点分为两组，即3′-最外显子和上游区域（UR）。(底部)上游区域（UR）和/或3′-大多数外显子中APA位点基因的百分比。仅包括APA位点基因。(C类)受APA影响的mRNA区域。基因被分为多外显子或单外显子组。前者进一步分为上游外显子（非3′-大多数）、内含子和3′-多数外显子组。显示每组PAS的数量。mRNA区域分为5′UTR、编码序列（CDS）和3′UTR。对于内含子PAS，受影响的mRNA区域由PAS上游的外显子定义。(D类)无APA位点基因（单个3′UTR）或有APA位点的基因（显示了最短和最长的亚型）转录物的3′UTR-大小。
图3。
图3。
3′UTR-APA差异黑腹果蝇身体和头部。(A类)显示3′UTR-APA的方案及其分析。前两种最丰富的PAS亚型每选择基因进行比较，分别命名为近端PAS（pPAS）和远端PAS（dPAS）亚型。两个PAS之间的距离被视为备选3′UTR（aUTR）。(B类)散点图显示pPAS和dPAS同工酶在头部和身体之间的丰度差异。使用了两个生物复制品。体内与头部pPAS亚型丰度显著较高的基因（FDR<0.05，DEXseq分析）显示为蓝色（1609个基因），dPAS亚形丰度较高的基因显示为红色（234个基因）。显示了蓝色和红色基因的总数。(C类)身体和头部样本中表达的基因的3′UTR长度盒图。基于多种APA亚型的加权平均值用于计算每个基因表达转录物的3′UTR大小。显示中值。(D类)UCSC 3′READS数据快照IA公司-2，表明pPAS在苍蝇体内优先表达，而dPAS在头部优先表达。显示了两个副本。(E类)3′UTR-APA差异程度与aUTR大小之间的关系。根据aUTR大小（pPAS和dPAS之间的距离），将具有3′UTR-APA的表达基因平均分为五个基因座，每个基因座中有约1300个基因。每个基因座的aUTR尺寸范围如表所示下一个到图表中。3′UTR-APA差异的程度由相对表达差异（RED）表示，即对数差异2身体和头部之间dPAS亚型丰度与pPAS亚形丰度的比值。误差线为SEM。通过Wilcoxon秩和检验，将bin#1和bin#5中的基因值进行比较P（P）-显示值。仅使用读取次数≥5次的PAS进行分析。(F类)PAS周围四个区域的最高富集6聚体在体内上调(顶部)或在头部(底部). 值为−log10(P（P）)，其中P（P）基于费希尔精确测试。
图4。
图4。
苍蝇身体和头部的上游区域APA差异。(A类)显示各种上游区域（UR）-APA亚型的方案。(B类)比较身体和头部UR-APA亚型和3′-最外显子APA亚型丰度的散点图。与头部相比，体内UR-APA亚型丰度明显较高的基因显示为蓝色（745个基因）。身体和头部中3′-大多数外显子PAS亚型丰度较高的人显示为红色（212个基因）。使用了两个生物复制品。APA的显著性基于DEXseq分析（FDR<0.05）。(C类)UCSC 3′READS数据快照31迪拉姆表明UR-PAS亚型优先在体内表达，而3′-大多数外显子PAS的表达偏向于头部。(D类)内含子被分为第一组（+1）、第二组（+2）、最后一组（-1）、第二至最后一组的（-2）和中间组（介于+2和-2内含子之间）。只分析含有≥4个内含子的基因，只选择读取次数≥5的PAS。表达式更改为日志2测试样品与对照样品中PAS读数的（比率）。五个内含子组的值通过平均居中进行归一化。误差条为SEM。
图5。
图5。
具有较慢RNAPII延伸的苍蝇突变体中的3′UTR-APA调节。(A类)野生型（WT）3′UTR-APA亚型丰度的散点图比较；w个1118)和突变型（MT；1215卢比)体内(左边)和头部(正确的)，如图3B所示。(B类)比较WT和MT在身体和头部的3′UTR-APA变化的维恩图。(C类)UCSC 3′READS快照IA公司-2，表明与野生型体相比，突变体中的dPAS表达降低。显示了两个副本。(D类)dPAS/编码相对mRNA表达水平的比率IA-2型野生型（WT）和突变型（MT）小体和头部，通过RT-qPCR定量。数据显示，至少三个独立实验的平均值±SD归一化为WT体。使用未配对的双尾犬对WT的身体和头部进行比较t吨-测试（[*]P（P）< 0.01). (E类)3′UTR-APA差异程度（相对表达差异，或RED）与aUTR大小之间的关系，如图3E所示。
图6。
图6。
具有较慢RNAPII延伸的苍蝇突变体的UR-APA调节。(A类)体内野生型（WT）和突变型（MT）UR-APA和3′-最外显子APA亚型丰度的散点图比较(左边)和头部(正确的)，如图4B所示。(B类)比较WT和MT在身体和头部的UR-APA变化的维恩图。使用两个生物复制品进行分析。(C类)不同内含子组中身体和头部内含子APA亚型的表达差异，如图4D所示。
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