心肌组织多重表达组学鉴定藏猪高原适应基因及途径

发布时间：2018-03-17 15:39

  本文选题：藏猪　切入点：低氧适应　出处：《中国农业大学》2016年博士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：藏猪是我国特有的高原型地方猪种,对高原环境具有独特的适应性特征。心脏组织结构和功能对于动物低氧适应和反应具有重要的生理作用。本研究以饲养至6月龄的西藏(海拔约3000m)藏猪(TH)、移居西藏(海拔约3000m)的大约克猪(YH)、低地(海拔约100m)大约克猪(YL)和移居北京(海拔约100m)的藏猪(TL)四组实验动物为研究材料,采用转录组RNA-seq、microRNA-seq和iTRAQ蛋白组技术对猪心脏组织的多重表达组学进行分析,鉴定与藏猪高原适应相关关键基因、microRNAs (miRNAs)口蛋白,整合分析多重表达组学间的调控关系。另外,利用双荧光素酶报告基因系统初步鉴定高原适应相关1niRNAs对其特异靶基因的调控作用。四组猪心脏组织RNA-seq得到55G clean reads,发现猪心脏组织阳性表达基因18585个,其中15701个基因在4组中共同表达。通过四组两两比较(TH vs. YH、TL vs. YL、TH vs. TL和YH vs.YL)差异表达分析(|log2FC|1且P0.01),分别得到480、494、279和342个差异表达基因(DEGs)。差异表达基因GO分析和通路分析结果显示其富集在HIF-1信号途径和肥厚性心肌病(Hypertrophic cardiomyopathy (HCM)、心血管发育、免疫等生物功能。此外,利用RNA-seq数据发现有1898个SNVs,其中有23个与低氧适应有关的差异基因,为后续差异基因的进一步研究打下了基础。最后得到21个(A2M、AGT、ANXA2、ATF3、CCL2、CCL5、COL3A1、CRYAB、 CTGF、DUSP1、EGLN3、FGF1、PFKM、HBB、HBA、NPPA、NPPB、DECR1、TGFB2、PDLIM3和FOS)与藏猪低氧适应相关的差异表达基因。本研究使用了与RNA-seq同样的四组猪心脏组织,进行了miRNA-seq鉴定到220个已知miRNAs和269个新miRNAs。通过四组两两比较(TH v5.YH、TL vs.YL、TH vs.TL和YH vs.YL)差异表达分析(|log2FC|1且P0.05),分别得到20、29、22和26个差异表达miRNAs (DE miRNAs)。对差异]niRNAs进行靶基因预测,并对其GO分析和通路分析,结果显示：靶基因主要富集VEGF信号通路、N4APK信号通路,低氧反应、血管调节、能量代谢、线粒体等可能与低氧适应有关的条目。综合分析得到12个(ssc-miR-101、ssc-miR-7136-5p、ssc-miR-10b、ssc-miR-214、ssc-miR-206、 ssc-miR-1343、ssc-miR-424-5p、ssc-miR-421-5p、ssc-miR-210、ssc-miR-142-5p、ssc-miR-320和ssc-miR-4331)与藏猪低氧适应相关的miRNAs。四组猪心脏组织iTRAQ蛋白组技术,共得到了2578个阳性表达蛋白,根据筛选标准FC1.2或0.83,TH vs.YH、TL vs.YL、TH vs.TL和YH vs.YL差异比较分别得到473、297、394和297个差异表达蛋白(DEPs),对差异蛋白进行富集分析,结果显示：差异蛋白主要富集HIF信号通路、VEGF信号通路、MAPK信号、血管调节、能量代谢、线粒体等可能与低氧有关的条目。综合分析得到20个(MYL7、PTPMT1、PDLIM3、A2M、C6、CRYAB、PDK4、ERK2、ACE、NAPG、CPS1、 HSPE1、DECR1、AHSG、ENO3、MRPS26、DCN、COL3A1、COL1A2和KRT8)与藏猪低氧适应相关差异表达蛋白。整合RNA-seq、miRNA-seq和iTRAQ多组学数据分析,共发现有3个差异表达基因和差异表达蛋白(CRYAB、PDLIM3、DECR1)参与血液循环系,这3个差异基因可能受差异表达的ssc-miR-214、ssc-miR-320调控。双荧光素酶报告基因系统试验发现miR-320与DECR1和FGF1基因之间存在负反馈作用,证明miR-320对DECR1和FGF1具有调控作用。三组学测序中用qRT-PCR验证分别验证了fINA-seq中的8个差异基因和miRNA-seq中的5个差异miRNAs,运用Label-free技术验证iTRAQ技术中TH vs.YH组的结果。结果表明,验证结果与测序结果基本一致,深度测序方法确实是可行和有效的。本研究采用多重表达组学技术,扩大了藏猪低氧适应相关的基因、miRNAs和蛋白的数目,同时也表明这些低氧相关基因、miRNAs和蛋白的表达模式在藏猪中存在显著的变化。最后鉴定了藏猪心肌组织差异表达关键基因3个,主要参与血液循环、低氧反应和心脏的发育,利于藏猪适应高原环境,为藏猪低氧适应的分子机制的研究提供研究新思路和方法。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：中国农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S828
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本文编号：1625372