长白猪和金华猪肝脏组织mRNA、microRNA和circRNA的比较研究

发布时间：2020-08-06 10:12

【摘要】：环状RNA(circular RNA,circRNA)是一类没有5'末端帽子与3'末端poly A尾巴结构的闭合环状非编码RNA分子,可作为内源性竞争RNA(ceRNA)且能够顺式调控亲本基因的表达。研究发现肝脏脂质代谢受到非编码RNA介导的转录前后多方面的调控。目前对于肝脏中circRNA的表达与调控研究相对匮乏。本研究选取70日龄未去势的长白猪与金华猪公猪为研究对象,比较两个品种的血清生化水平,利用高通量测序技术对两者的肝脏组织进行mRNA、miRNA、circRNA的测序研究,筛选出差异表达的基因、miRNA、circRNA,并通过荧光定量PCR技术对测序结果进行了验证,对差异表达的基因、差异表达miRNA的靶基因和差异表达circRNA的亲本基因进行功能注释和通路分析,此外还对差异miRNA与差异基因进行了联合分析、circRNA与miRNA的互作网络进行了预测分析。主要研究结果如下:(1)长白猪体重和肝重均极显著高于金华猪(P0.01),但两者的肝重/体重比值无差异。长白猪的血清胰岛素、TT3、TT4含量显著高于金华猪(P0.05),金华猪的血清TCH和LDL-C极显著高于长白猪(P0.01),长白猪的血糖和HDL-C水平高于金华猪,但差异并不显著。(2)通过DGE测序获得共约78 M(million)读长为50 nt的单末端Clean reads,超过86.64%能够比对到参考基因组上。差异表达分析筛选到差异基因467个(|log2(foldchange)|1,P-adjust＜0.05,下同),其中 172个基因在金华猪中上调表达。差异基因GO富集KEGG通路分析揭示它们主要涉及有氧化还原、脂肪生物合成、细胞脂质代谢等生物学过程,并与细胞外基质受体相互作用、蛋白质消化与吸收、脂肪酸代谢、PPAR信号通路和脂肪消化和吸收等通路相关。(3)通过小RNA测序共获得约75.5 M的clean reads,超过98.96%能够比对到参考基因组上。在两个品种的肝脏中共鉴定到266个已知miRNA,其中14个miRNA在长白猪中特异性表达,7个miRNA在金华猪中特异性表达,特异性表达的miRNA表达量均较低。差异分析筛选出35个差异表达miRNA,其中8个miRNA在金华猪中上调表达。生物信息学分析发现差异miRNA涉及如内吞作用、脂肪酸生物合成、脂肪酸代谢通路、PI3K-Akt信号通路、TGF-β信号通路、cAMP信号通路等脂质代谢相关的通路。(4)通过circRNA文库测序分析,共鉴定出circRNA 61858个,大部分circRNA来源于外显子,约93%的circRNA呈低表达水平(RPM值100)。差异分析筛选到376个差异circRNA,有116个circRNA在金华猪中上调表达。差异circRNA的亲本基因富集分析发现它们主要涉及脂肪代谢过程和氧化还原过程中,通过与数字基因表达谱数据对比,发现这些亲本基因在两个品种中呈高表达。(5)随机选取的6个差异基因、6个差异miRNA和8个差异circRNA经qRT-PCR检测发现,它们在长白猪和金华猪肝脏中的表达量与高通量测序结果基本一致。(6)对差异miRNA、mRNA和circRNA进行联合分析,结果得到的PPAR通路相关调控网络图中包括10个mRNA、11个miRNA和32个circRNA。
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S828
【图文】：

过程图,生物合成,过程

ｍｉｃｒｏＲＮＡ邋（ｍｉＲＮＡ）是一种内源性基因编码，长约２２ｎｔ的非编码单链逡逑ＲＮＡ分子，能够在生物体内参与基因的表达调控。编码产生ｍｉＲＮＡ的基因主逡逑要位于内含子区域及基因间隔区，少部分位于外显子区域［Ｈ）＿１１］。如图１－１所逡逑示，动物体内的ｍｉＲＮＡ基因在ＲＮＡ聚合酶ＩＩ作用下转录产生具有５＇帽子与逡逑卩0１７八尾巴结构的９１＂１－１１１丨１＾八（３００－１０００１１１：）；９１４－１１１丨只凡＼在细胞核中被辅助因逡逑子Ｐａｓｈａ和核酸酶Ｄｒｏｓｈａ剪切成为７０－９０邋ｎｔ长度的ｐｒｅ－ｍｉＲＮＡ；枿后ｐｒｅ－逡逑ｍｉＲＮＡ在转运蛋白ｅｘｐｏｒｔｉｎ－５的作用下由细胞核内转移至细胞质中，由另一种逡逑ＲＮａｓｅ邋ＩＩＩ邋Ｄｉｃｅｒ酶切割产生不稳定的双链ｍｉＲＮＡ，降解产生成熟的ｍｉＲＮＡ［１２＿逡逑１３］逡逑Ｏ逡逑ｇｅｎｅ逡逑Ｉ邋■邋■邋Ｉ邋■a蒟u■邋■邋■逦ｊ逦５’逡逑＿逦｜－７逦ＡＡＡＡＡ逡逑＾逦．．．．逦ｐｒｉ－ｍｉＲＮＡ＾邋／逦＾逡逑？逦＿邋＼逦Ｄ—Ｖ邋~枺澹驽义希掊危掊澹澹睿恚邋澹浚浚浚垮危浚浚浚垮危掊义希村危穑颍澹恚椋遥危铃錣"逦ｊｊｆ逡逑＾邋＼逡逑Ｄｉｃｅｒ邋；逡逑＞邋ｍｉＲＮＡ／ｍｉＲＮＡ＊逡逑ｍｉＲＮＡ逡逑图１－１邋ｍｉｃｒ

剪接体,形成机制,套索,环化

ｃｉｒｃＲＮＡ早期被认为是ｍＲＮＡ剪接时发生异常而产生的副产物近年来逡逑对ｃｉｒｃＲＮＡ的形成机制有了更多的研究。Ｊｅｃｋ等人在２０１３年提出了两种形成逡逑ｃｉｒｃＲＮＡ的模式（图１－２）：套索驱动的环化（ｌａｒｉａｔ－ｄｒｉｖｅｎｃｉｒｃｕｌａｒｉｚａｔｉｏｎ）由外显子逡逑６逡逑

生物合成,剪接体,核糖体蛋白,小核

逦Ｃｉｒｃｌｅ逦Ｐｒｏｄｕｃｔ逡逑图１－２反向剪接模型引自［５１］逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１－２邋Ｍｏｄｅｌｓ邋ｏｆ邋ｂａｃｋｓｐｌｉｃｅ邋ｆｏｒｍａｔｉｏｎ逡逑目前已发现的ｃｉｒｃＲＮＡ形成机制主要有以下几种：１．依赖于剪接体的索尾插逡逑接形成ｃｉｒｃＲＮＡ：在前体ｍＲＮＡ（ｐｒｅ－ｍＲＮＡ）上，剪接体小核核糖体蛋白（ｓｎＲＮＰｓ）逡逑７逡逑

【参考文献】