猪外周血单核细胞抗病毒反应的转录组及全基因组DNA甲基化调控研究

发布时间：2019-09-29 07:15

【摘要】：疾病是困扰当前养猪业发展的主要难题,而从遗传本质上提高猪抗病性能是解决这一问题的关键。抗病性状多属于复杂性状且易受环境影响,存在许多经典遗传学无法解释的现象。表观遗传学的发展为人们理解抗病性状的遗传调控机制及抗病基因分子标记检测提供了新的角度。而目前极少有研究探索猪疾病的表观遗传调控。因此,本研究采用全基因组转录组测序和甲基化测序相结合的策略,探究猪外周单核细胞(PBMCs)抗病毒免疫应答过程中基因表达、DNA甲基化状态变化以及DNA甲基化对免疫相关基因表达的调控机制,以期从表观遗传学角度揭示其抗病及免疫应答的调控机理,获得增强免疫反应相关的基因及DNA甲基化标识,从而为猪的分子抗病育种提供新的依据。本研究以双链RNA病毒模拟物Poly I:C作为免疫刺激剂,开展PBMCs体外抗病毒免疫反应试验。通过检测不同Poly I:C作用浓度和时间免疫相关基因(IL6、IL8、TNFα、IFNα、 IFNγ、IRF3、TLR3)的表达水平,确定最佳作用浓度和时间为20 ug/ml、24 h。以35日龄的大蒲莲、长白仔猪各3头为试验材料,分离其PBMCs。每个个体PBMCs均分为2份,处理组添加Poly I:C至终浓度为20 ug/ml,对照组添加PBS,同时培养24 h。比较分析Poly I:C刺激和对照PBMCs转录组及全基因组DNA甲基化差异。比较分析两品种猪基因表达模式差异,获得大蒲莲猪特异性差异表达基因218个、长白猪特异性差异表达基因226个(FDR0.05),其中大蒲莲猪有更多基因富集到免疫相关功能条目。与前期猪抗病毒免疫应答研究结果比较,获得7个(LAGS、DUSP1、MGPMS4A7、 DNM1、CYPIA1、HNF4A)可能影响猪抗病毒免疫应答反应的候选基因。本研究构建了猪PBMCs全基因组甲基化图谱,并揭示了其DNA甲基化特征：CpG密度为51-55个CpGs/kb、CpGo/e比例约为0.6的序列具有更高的甲基化水平,染色体亚端粒区甲基化水平显著高于非亚端粒区,甲基化水平在TSS附近显著下降、基因本体内显著升高,CpG岛甲基化水平高于CpG岸。差异甲基化分析检测出5,827差异甲基化区域(DMRs),涉及1,890个差异甲基化基因,其中68个基因差异甲基化且差异表达。Poly I:C刺激后,PACSIN1基因启动子甲基化水平显著升高,而nRNA表达显著降低。启动子甲基化功能研究表明,DNA甲基化可通过抑制启动子转录活性而抑制PACSIN1基因的表达。RNAi试验显示,PACSIN1基因沉默可促进IL6、IL8、TNFα、NECAP2的表达。上述结果表明,DNA甲基化可通过降低启动子的转录活性而抑制PACSIN1基因的表达,该基因低表达促进促炎性细胞因子的生成,进而增强免疫应答反应。本研究建立了Poly I:C诱导猪PBMCs体外分析模型,揭示了抗病毒反应过程中PBMCs基因表达和全基因组DNA甲基化水平变化以及DNA甲基化对免疫相关基因的表达调控作用。本研究将加深人们对抗病毒反应中表观遗传调控作用的认识,获得的猪PBMC DNA甲基化数据有望作为猪表观基因组数据资源的一部分,用于猪表观遗传流行病学研究以及组织特异性甲基化模式分析研究中。
【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】：S858.28

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本文编号：2543767