通过比较脊椎动物基因组识别的新型人类调控RNA结构家族

调控RNA结构通常属于在基因组中具有多个平行实例的家族。家族成员共享功能和结构特性，这使得它们能够作为一个整体进行研究，从而便于生物信息学和实验特征的表征。我们开发了一种比较方法EvoFam，用于基于主序列和二级结构相似性在全基因组范围内识别调控RNA结构家族。我们将EvoFam应用于41-way的脊椎动物基因组比对。在全基因组范围内，我们识别出220个人类高置信度家族，位于蛋白质编码区之外，包括725个单独的结构，其中包括48个已知的结构RNA元素家族。已识别的已知家族包括非编码RNA，例如miRNA以及最近识别的MALAT1/MEN β lincRNA家族；以及顺式调控结构，例如铁响应元件。我们还识别出数十个新家族，得到了强有力的进化证据和其他统计证据的支持，例如GO术语富集。对于其中一些，通过详细分析形成了特定的功能假设。例如，包括两个假设的自我调节反馈机制：一个涉及在MAT2A的3'-UTR中的六个长发夹结构，这是一种产生主要人类甲基供体S-腺苷甲硫氨酸的关键代谢基因；另一个涉及在tRNA成熟基因POP1的内含子中的tRNA样结构。我们实验性地验证了预测的MAT2A结构。最后，我们识别出潜在的新调控网络，包括在免疫相关基因（如TNF、FOS和CTLA4）中富集的大量短发夹家族，这些基因包括已知的转录不稳定元件。我们的发现展示了转录后调控的多样性，并为进一步特征化新的调控机制和非编码RNA家族提供了资源。