Mstn基因敲除大鼠模型的建立及表型的初步分析Fkbp51基因敲除对小鼠肝脏转录组基因可变剪接的影响

发布时间：2017-07-01 14:13

  本文关键词：Mstn基因敲除大鼠模型的建立及表型的初步分析Fkbp51基因敲除对小鼠肝脏转录组基因可变剪接的影响，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：[目的]肌肉生长抑制素(Mstn)是一种骨骼肌生长的负性调控因子,不仅调控骨骼肌的数量和大小,同时它也在脂肪发生和物质代谢调节中发挥重要作用。虽然目前已有Mstn基因敲除小鼠和哺乳类大动物,但哺乳类大动物存在繁殖周期长的缺陷,小鼠很多生理特性又与人类相距较远,而大鼠模型可以弥补二者的缺陷,因此有必要构建Mstn基因敲除大鼠,利用其深入研究Mstn基因在代谢中的机制。[方法]本文采用锌指核酸酶(zinc finger nuclease,ZFN)技术靶向剪切位于Mstn基因外显子1上的位点,造成了1个碱基的缺失和2个碱基的突变,导致移码突变提前产生终止密码子,最终成功构建了只表达N端109个氨基酸、不表达具有生物活性C端片段的Mstn基因敲除大鼠。[结果]通过对该大鼠进行表型分析,与同窝对照大鼠相比,Mstn基因敲除大鼠体重明显增加、体型增大；其体内肌肉含量增高,但抓力测试并无区别,提示Mstn基因缺失导致的肌肉含量增加并不增强肌纤维的强度；通过对脂肪含量的分析,Mstn KO大鼠体内脂肪含量减少。[结论]以上结果说明已成功构建Mstn基因敲除大鼠,将为下一步深入研究Mstn基因在代谢中的机制、治疗相关疾病以及畜牧业发展提供重要的动物模型。[目的]通过对Fkbp51基因敲除(KO)与野生型(WT)小鼠肝脏的表达谱分析,研究Fkbp51基因敲除对肝脏组织基因可变剪接的影响。[方法]利用二代测序技术对Fkbp51KO与WT小鼠的肝脏进行mRNA表达谱测序,利用TopHat对RNA测序结果进行可变剪接分析,筛选出WT与KO小鼠肝组织中差异的内含子保留和外显子跳跃造成的mRNA可变剪接。利用在线工具DAVID对差异mRNA可变剪接体进行基因功能(Gene ontology, GO)和KEGG代谢通路富集分析,同时利用NCBI基因数据库对这些差异基因进行注释。[结果](1)Fkbp51的缺失可导致小鼠肝脏中新的mRNA可变剪接的发生；(2)Fkbp51基因敲除同时造成小鼠肝脏mRNA可变剪接表达量的变化；(3)通过GO与KEGG分析,我们发现这些发生特异可变剪切的基因主要与脂肪相关衍生物的代谢、免疫、胆汁酸分泌、和PPAR等信号通路相关。(4)发生差异内含子保留可变剪切的基因主要与肌动蛋白细胞骨架调控和氨基酸及其衍生物代谢相关。[结论]Fkbp51基因敲除能够改变基因组中mRNA的可变剪切,进而可能会影响小鼠肝脏的代谢功能。肌肉生长抑制素(Mstn)是转化生长因子TGF-β超家族的一员,主要表达于骨骼肌。Mstn前体蛋白可通过多种形式的加工和活性调节方式,最终生成具有生物活性的二聚体形式发挥生物学功能。Mstn不仅对骨骼肌的生长发育具有负调控的作用,并且参与调节脂肪的增殖分化,因此在医学和畜牧业中具有广阔的应用前景。近年来已经发现Mstn在肥胖、肌肉萎缩和心衰等疾病中具有重要的作用。本文从Mstn基因和蛋白结构入手,系统概括了其蛋白水解加工和活性调节过程,及其受体后信号通路,以期为今后针对Mstn的研究提供靶点和思路。
【关键词】：ZFN技术 Mstn 基因敲除大鼠 肌肉生长 脂肪 Fkbp51基因敲除小鼠 肝脏 RNA-seq 可变剪接 内含子保留 外显子跳跃 肌肉生长抑制素 肌肉生长 脂肪分化 动物模型
【学位授予单位】：北京协和医学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：R-332;R575
【目录】：

• 第一部分 Mstn基因敲除大鼠模型的建立及表型的初步分析5-28
• 摘要5-6
• ABSTRACT6-7
• 前言7-12
• 1. Mstn蛋白结构与水解酶切加工7
• 2. Mstn的信号转导途径及调控7-8
• 3. Mstn与疾病的关系8-10
• 4. 构建Mstn基因敲除大鼠的必要性10-12
• 材料与方法12-16
• 1. 实验动物12
• 2. 实验材料12
• 3. 实验方法12-16
• 结果16-23
• 1. Mstn基因敲除大鼠的构建及鉴定16-18
• 2. Mstn基因敲除对大鼠体重和体型的影响18-19
• 3. Mstn基因敲除对肌肉发育的影响19-21
• 4. Mstn基因敲除对大鼠体内脂肪含量和体外成纤维细胞脂肪诱导分化的影响21-23
• 讨论23-25
• 参考文献25-28
• 第二部分 Fkbp51基因敲除对小鼠肝脏转录组基因可变剪接的影响28-58
• 摘要28-29
• ABSTRACT29-30
• 前言30-37
• 1. Fkbp51基因的功能30
• 2. 肝脏的功能30-31
• 3. 高通量测序技术类型及应用31-32
• 4. 可变剪接32-37
• 材料和方法37-39
• 1. 实验动物及测序37
• 2. 方法37-39
• 结果39-53
• 1. 小鼠基因组可变剪接事件鉴定39
• 2. 差异可变剪接的识别39-45
• 3. GenBank数据库对可变剪接的验证45-47
• 4. KO和WT共有,特异的差异可变剪接47
• 5. 差异外显子跳跃基因GO功能及KEGG代谢通路分析47-50
• 6. 差异内含子保留基因GO功能及KEGG代谢通路分析50-51
• 7. 基因通过可变剪接的调控参与生物学过程和代谢通路51-53
• 讨论53-55
• 参考文献55-58
• 第三部分 Mstn基因对肌肉和脂肪的影响及在医学中的应用58-71
• 摘要58
• 1. Mstn的发现58
• 2. Mstn时空表达的特异性58-59
• 3. Mstn蛋白的结构特征59
• 4. Mstn的蛋白水解加工和和活性调节59-60
• 5. Mstn受体及受体后信号通路60-61
• 6. Mstn基因缺失表型61
• 7. Mstn在医学中的应用61-64
• 7.1. Mstn与肥胖的关系62
• 7.2. Mstn与肌肉萎缩和心衰的关系62-64
• 7.3. Mstn与骨质疏松的关系64
• 7.4. Mstn在整形美容中的潜在应用64
• 8. Mstn在畜牧中的潜在应用64-65
• 9. 结语65-66
• 参考文献66-71
• 致谢71-72
• 个人基本情况72-73
• 硕士期间发表论文情况及学术表现73-74

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本文编号：506232