HMGCS1基因对猪肌肉生长发育的影响及 miRNA-18a/b对HMGCS1基因的调控

【目的】研究HMGCS1基因对猪骨骼肌生长发育的影响及其靶标的验证。【方法】采用real-time PCR对通城猪不同组织以及背最长肌不同发育时间点的HMGCS1基因的表达变化进行检测。【结果】①HMGCS1基因在成年猪肺组织中的表达量最高;②在背最长肌发育中,该基因分别在胚胎期33 和65 d高表达,出生后20、30、40和60 d低表达;③双荧光素酶试验显示,转染miR-18a/b minics组荧光素酶活性低于对照组。【结论】HMGCS1参与了猪骨骼肌生长发育过程,并受miR-18a/b的调控,是猪的产肉性状的潜在候选基因。     

鸡下丘脑高丰度miR-101的组织表达谱与功能预测分析

【目的】 全面了解鸡下丘脑高丰度miR-101的组织表达情况和潜在生物学功能,为揭示下丘脑调控鸡机体能量平衡的分子机制奠定基础。【方法】 采用茎-环定量RT-PCR方法检测miR-101在固始鸡4个发育阶段、13种组织中的表达,利用Pictar算法预测miR-101的靶基因并对预测靶基因分别进行Gene Ontology分析、通路分析和分层富集。【结果】 miR-101的表达具有明显的时序特征和组织特异性,胚胎期各组织中的表达水平明显高于出壳后,脑部各组织中的表达水平明显高于其它被检测的组织,并在14胚龄下丘脑以及17胚龄小肠和腿肌中高丰度富集;miR-101的预测靶基因在生物学调节、代谢过程、发育过程和细胞过程等基本生物学过程中显著富集;针对神经系统发育的生物信息学分析显示,miR-101调控功能主要涉及脑发育、神经元分化、神经发生调节、神经胶质细胞分化和星形胶质细胞分化等生物学过程。【结论】 miR-101为脑部组织高丰度表达miRNA,在脑发育相关的许多生物学过程中可能发挥重要的调节作用。     

巴什拜羊不同发育阶段骨骼肌中miR-486靶基因的研究

【目的】为了深入挖掘巴什拜羊不同发育阶段骨骼肌中miR-486的靶基因,为最终阐明巴什拜羊优良肉质性状形成的分子调控机制奠定基础,同时为巴什拜羊的持续选育提供理论依据。【方法】分别采集了巴什拜羊胎儿期40,50,60,80,100和120 d,以及出生当天,出生后30,60和90 d共计10个不同发育阶段的骨骼肌组织,分别利用胎儿期6个阶段的混合mRNA和出生后4个阶段的混合mRNA构建了胎儿期和出生后骨骼肌中miR-486调控靶基因的cDNA文库,并利用高通量测序技术对cDNA文库中的靶基因信息进行了深入挖掘。在对所得候选靶基因功能分析的基础上,选择10个候选靶基因,使用qRT-PCR检测其在巴什拜羊上述10个不同发育阶段骨骼肌中表达量的变化,结合课题组前期获得的miR-486在巴什拜羊不同发育阶段骨骼肌中的表达规律,对其靶向调控关系及生物学功能进行初步验证和分析。进而选择其中的4个候选靶基因使用荧光素酶报告载体试验和巴什拜羊骨骼肌卫星细胞中的靶向调控试验最终确认其靶向调控关系。【结果】通过对两个cDNA文库高通量测序数据的分析,胎儿期和出生后分别获得了123个和118个miR-486的靶基因,因其靶向调控关系未经实验验证,故暂称为候选靶基因。其中有96个为两个阶段共表达的候选靶基因,其余27个和22个分别为胎儿期和出生后骨骼肌中特异表达的候选靶基因。GO和KEGG分析结果表明所得候选靶基因显著富集于与肌肉分化和肌纤维发育相关的代谢和信号转导通路,诸如PI3k-Akt、MAPK、Wnt、Adherens junction和Regulation of actin cytoskeleton等。qRT-PCR检测结果表明所选10个候选靶基因在不同发育阶段巴什拜羊骨骼肌中均有表达,但其表达变化规律有所不同。PTEN、Foxo1、Dock3、PAX7、IGF1R、PIK3I1和FBN1在胎儿期巴什拜羊骨骼肌中呈高表达,出生后其表达量显著下调,而OLFM4的表达量则呈相反的变化趋势,ARHGAP5和PDCD4在胎儿期和出生后巴什拜羊骨骼肌中的表达量未见显著变化。对其中4个候选靶基因的进一步试验验证,双荧光素酶报告载体试验结果表明,miR-486可以高效结合在其候选靶基因PTEN、Foxo1、IGF1R和PIK3R1的靶位点上,进而极显著抑制其后萤火虫荧光素酶的活性;巴什拜羊骨骼肌卫星细胞中的靶向调控试验结果亦表明miR-486可以显著下调上述4个候选靶基因的mRNA水平,抑制其生物学功能。所以可以确证在巴什拜羊骨骼肌中miR-486可以靶向调控PTEN、Foxo1、IGF1R和PIK3R1的表达。【结论】对巴什拜羊不同发育阶段骨骼肌中miR-486的靶基因进行了深入挖掘,全面解析了miR-486及其靶基因在巴什拜羊骨骼肌发育过程中参与的生物学过程和信号通路,所得候选靶基因数据可靠性高,可为阐明巴什拜羊优良肉质性状的分子调控机制奠定基础。     

鸡miR-181a组织的表达谱及其转录调控区域

【目的】分析鸡miR-181a的转录起始位点,并分析其在1日龄和成年鸡不同组织中的表达谱,以期为研究miR-181a的功能奠定基础。【方法】采用qPCR技术构建miR-181a 在1日龄和成年鸡肝脏、脾脏、肺、小肠、大脑、小脑、下丘脑、脑干、胸腺、心脏和肾脏组织中的表达谱。用version(1.83)分析miR-181a的保守性,并采用ENCODE数据库进行miR-181a转录起始位点和启动子区域的分析。【结果】①采用qPCR检测miR-181a在鸡下丘脑中的表达量和高通量测序的结果一致,1日龄下丘脑中的表达量显著低于成年鸡的表达量（P＜0.05）;②miR-181a 在11个组织中均有表达,且在1日龄和成年鸡脾脏、肺、小肠、大脑、小脑、下丘脑、脑干、胸腺、心脏和肾脏组织的表达量差异显著（P＜0.05）,而在肝脏中表达量的差异不显著（P＞0.05）;③miR-181a的前体miR-181a-1上游区域有一个启动子区和一个潜在的转录起始位点;④miR-181a-1的转录调控区域内存在的多个转录因子,转录因子主要有NFKB,c-Fos等。【结论】鸡miR-181a的表达有组织和时序差异,其成熟序列在脊椎动物中十分保守,上游有一个转录起始位点及启动子区。     

miR-27a与SCF靶向关系鉴定

为确定miR-27a与SCF的靶向关系,剪取成年棕色小鼠和灰色小鼠的皮肤组织,q RT-PCR检测miR-27a和SCF的表达量,选用Pic Tar、Target Scan和DIANA-micro T 3个数据库对miR-27a进行靶基因预测,构建miR-27a的真核表达载体和SCF 3'UTR(含种子序列)的双荧光表达载体,并对种子序列进行突变处理,以miR-27a过表达载体或NC载体(空载)组合SCF 3'UTR双荧光报告载体或SCF 3'UTR的突变载体共转染HEK 293 T细胞,48 h后检测双荧光素酶活性。q RT-PCR结果显示,miR-27a在灰色小鼠皮肤中的表达量极显著高于棕色小鼠(P0.01),而SCF在棕色小鼠皮肤中的表达量显著高于灰色小鼠(P0.05);3个数据库的分析结果均显示,SCF是miR-27a的靶基因;双荧光报告试验结果显示,miR-27a能显著抑制双荧光活性,即miR-27a能与SCF 3'UTR的种子序列结合。综上所述,SCF是miR-27a的靶基因。     

miRNA簇基因在山羊组织和不同时期的C2C12细胞的表达分析

【目的】为阐明同一个miRNA簇基因(miR-665,miR-127-5p,miR-136-3p,miR-136-5p,miR-432-5p,miR-432-3p和miR-433)在不同组织山羊表达特征和成肌细胞中表达水平。【方法】本研究采用qRT-PCR方法检测miRNA簇基因在山羊组织以及C2C12细胞不同生肌时间点的动态表达模式。【结果】miRNA簇基因(miR-665,miR-127-5p,miR-136-3p,miR-136-5p,miR-432-5p,miR-432-3p和miR-433)在不同波尔山羊组织中均广泛表达。miR-127-5p,miR-136-3p, miR-432-5p,miR-432-3p和miR-433在山羊肌肉中高表达,miR-136-5p和miR-665在肌肉表达量低。miR-136-3p表达量随肌细胞增殖和分化逐渐升高;miR-127-5p,miR-432-3p,miR-432-5p,miR-433和miR-136-5p表达量呈现先升高后降低的趋势;miR-665在随C2C12细胞增殖和分化表达逐渐降低。【结论】本研究结果为进一步阐明miRNA簇基因调控骨骼肌的生长发育的调控功能奠定了理论基础。     

猪miR-192/-215的组织表达谱及其关键靶基因分析

【目的】在前期通过Illumina Solexa高通量测序技术并结合荧光定量验证筛选出断奶仔猪E.coliF18菌株感染下表达量极显著上调的micro RNAs—miR-192和miR-215的基础上,为了解miR-192和miR-215的组织表达情况,进一步筛选确定miR-192和miR-215靶向调控E.coli F18菌株感染的关键靶基因,为探讨miR-192和miR-215调控断奶仔猪E.coli F18感染的分子调控机制奠定基础。【方法】试验采用Real-time PCR方法检测miR-192和miR-215在35日龄梅山仔猪各个组织中的分布情况,同时利用MEGA 5.0分析了其保守性,Target Scan预测miR-192和miR-215的靶基因,并对靶基因分别进行Gene Ontology和Pathway通路的富集分析,进一步利用DAVID对靶基因蛋白进行功能分类,最后将预测的靶基因与课题组前期筛选出的断奶仔猪E.coli F18感染抗性相关的调控基因取交集。【结果】miR-192和miR-215在35日龄梅山仔猪十二指肠和空肠中均高度表达,二者成熟序列在脊椎动物中高度保守。miR-192和miR-215对应的靶基因相同,具有156个靶基因,只在轴突导向通路(axon guidance pathway)显著富集(P-value0.05)以及25个GO功能中显著富集(P-value0.05)。靶基因蛋白按功能分为12类,其中信号转导功能的磷蛋白(phosphoprotein)和DNA结合蛋白(dna-binding)占主要部分。靶基因与前期筛选的E.coli F18感染抗性相关的调控基因(GEO登录号:GSE26854)取交集,发现DLG5、ALCAM、FRMD4B、MIPOL1和ZFHX3等5个基因为miR-192和miR-215的重要靶基因,其中DLG5为维持小肠上皮细胞结构完整性的重要因子。【结论】miR-192与miR-215是参与维持断奶仔猪肠道正常功能与抗F18大肠杆菌感染的重要因子,DLG5可能是miR-192和miR-215靶向调控E.coli F18菌株感染中关键的靶基因,今后需要进一步验证其能否作为梅山猪抗F18大肠杆菌的有效遗传标记。     

西门塔尔牛肌内和皮下脂肪miRNA表达谱及miR-27b靶基因分析

【目的】通过分析西门塔尔牛肌内脂肪和皮下脂肪差异表达miRNA,及对重要的候选miRNA-27b进行靶基因预测及相关生物信息学分析,探索miRNA在动物肌内脂肪生长、发育过程中的作用及其调控机制。【方法】利用miRNA微阵列芯片技术对肌内脂肪和皮下脂肪miRNA表达谱进行检测和分析以筛选差异表达miRNA;qRT-PCR方法验证4个在肌内脂肪显著高表达的候选miRNAs;采用Targetscan生物信息学计算方法预测目标miR-27b（对肌内脂肪沉积可能起重要调节作用）的靶基因,并对靶基因进行GO注释描述、富集分析及KEGG富集。【结果】miRNA芯片分析发现肌内脂肪和皮下脂肪共有88个差异表达极显著miRNA（P＜0.01）。候选的4个在肌内脂肪高表达miRNAs（miR-140、miR-145、miR-143、miR-27b）的qRT-PCR检测结果与芯片分析结果具有很好的一致性。KEGG富集显示,目标miR-27b的预测靶基因在MAPK、Wnt、Hedgehog、TGF-beta、GnRH等信号通路中显著富集,其中在MAPK信号通路中富集度最高。【结论】牛肌内脂肪和皮下脂肪组织中确实存在一些差异表达的miRNAs,某些重要的在差异高表达miRNA（如miR-27b）可能以独特的通路（如MAPK信号）来调节牛肌内脂肪的形成过程。     

红花miR397a基因表达及对靶基因LAC2的调控作用

【目的】研究红花miR397a前体基因及成熟基因在红花不同组织中的表达水平,并对miR397a基因序列、靶基因及基因功能进行分析,为深入研究红花抗逆机制提供参考。【方法】提取红花籽粒、花瓣、茎、根、叶片等5个组织材料的总RNA,使用荧光定量PCR鉴定miR397a在不同组织中的表达水平;利用生物信息学方法分析红花miR397a基因序列,用原生质体转化方法验证红花miR397a调控的靶基因LAC2,并利用转基因拟南芥表型研究miR397a基因的功能。【结果】miR397a前体基因和成熟基因均能在红花不同组织中表达,且均以叶片组织中的表达量最高,分别是籽粒组织的2.5与1.9倍,差异达极显著水平;miR397a序列在不同物种间高度保守,序列中仅存在1~2个碱基的错配或缺失;miR397a对LAC2基因有调控作用,miR397a的过表达可引起LAC2表达水平降低,红花miR397a表达引起植物对NaCl的敏感性增加。【结论】红花miR397a在叶片组织中的表达量最高,基因序列保守,且红花miR397a表达可增强植物对NaCl的敏感性。     

miR-486对绵羊骨骼肌卫星细胞增殖及PI3k-Akt信号通路相关基因表达的影响

【目的】明确miR-486对绵羊骨骼肌卫星细胞增殖及PI3K-Akt信号通路相关基因表达的影响,为揭示miR-486对绵羊骨骼肌发育的调控机制打下基础。【方法】以巴什拜羊1日龄羔羊后肢骨骼肌卫星细胞为研究对象,通过转染miR-486 mimics和miR-486 inhibitor致使绵羊骨骼肌卫星细胞中miR-486水平上调或下调,探究miR-486对骨骼肌卫星细胞增殖速度及PI3K-Akt信号通路中PTEN、GSK3b、PRKCα、Raf-1、MAPK1、PKN1、Casp9和SGK1等8个相关基因表达变化的影响。【结果】空白对照及转染miR-486 mimics、miR-486 mimics negative control和miR-486 inhibitor negative control的绵羊骨骼肌卫星细胞均表现出典型的S形增殖曲线,但各处理间的细胞增殖速度存在明显差异。当绵羊骨骼肌卫星细胞中miR-486水平上调可促使细胞进入快速增殖状态,而miR-486水平下调可使细胞保持静止状态。实时荧光定量PCR检测结果表明,当绵羊骨骼肌卫星细胞中miR-486水平上调时,可引起PTEN、Raf-1和MAPK1基因相对表达量极显著下调（P<0.01,下同）,PRKCα和PKN1基因相对表达量极显著上调,SGK1基因相对表达量显著上调（P<0.05）;而GSK3β和Casp9基因相对表达量在不同处理组绵羊骨骼肌卫星细胞间的差异均不显著（P>0.05）,可能在维持绵羊骨骼肌卫星细胞基本生命活动中发挥作用。【结论】miR-486通过调控PI3K-Akt信号通路相关基因的表达而参与绵羊骨骼肌卫星细胞生长发育及增殖,为深入研究miR-486对绵羊骨骼肌发育的调控机理及优质肉羊品种培育打下了理论基础。     

IGF1-PI3K-Akt信号通路相关基因在黄羽肉鸡肌肉和肝脏中的表达

【目的】IGF1-PI3K-Akt信号通路是调控生长发育的关键通路,选择慢速型的广西麻鸡和中速型的花山麻鸡作为研究对象,探究IGF1-PI3K-AKT信号通路相关基因胰岛素样生长因子1( Insulin-like growth factors, IGF1)、胰岛素样生长因子1受体( Insulin- like growth factor receptor, IGF1R)和胰岛素受体底物1 (Insulin receptor substrate1, IRS1)在骨骼肌和肝脏中的发育性表达规律,为阐明黄羽肉鸡生长发育调控机理提供参考。【方法】采用SPSS20.0比较广西麻鸡和花山麻鸡在胚胎期至出生后早期的生长发育差异,采用实时荧光定量PCR方法检测上述3个基因在两个品种鸡胚胎期（9、12、16胚龄）和出生后（0、7、21、35、49和63日龄）胸肌、腿肌和肝脏中的表达差异,并将其与体重和组织重进行相关性分析。【结果】鸡生长发育早期体重、骨骼肌重和肝脏重变化呈现显著的品种和时间特异性,经过选育的花山麻鸡体重和组织重的增长在胚胎发育后期已经远远超过广西麻鸡。IGF1、IGF1R和IRS1基因表达存在显著的品种、组织和发育时段特异性,总体上,在胚胎期肌肉中的表达量高于肝脏组织,出生后则为肝脏中的表达量高于肌肉组织,广西麻鸡肌肉中的表达量高于花山麻鸡,而花山麻鸡肝脏中的表达量要高于广西麻鸡。IGF1基因在两个品种胸腿肌中均在9胚龄即可检测到表达,腿肌中表达量均是9胚龄时最高,除与12胚龄差异不显著外,与其他各阶段差异显著,表达量最低点出现在出雏0日龄时;胸肌中则是12胚龄时表达量最高,63日龄时最低;肝脏中则出现品种差异,广西麻鸡胚胎期未检测到表达,从出雏0日龄开始表达,表达高峰出现在21日龄时,而在花山麻鸡中虽然胚胎期检测到表达但表达量极低,49日龄时达到表达高峰。两品种鸡肌肉和肝脏各个阶段均检测到IGF1R mRNA的表达,在胸肌和腿肌中的表达量均表现为9胚龄最高,广西麻鸡9胚龄与其他各阶段差异显著,花山麻鸡9胚龄除与12胚龄差异不显著外,与其他各阶段均差异显著;肝脏中,广西麻鸡表达高峰出现在21日龄,且与9、12、16胚龄和0日龄差异显著,花山麻鸡则是63日龄时最高,与其他各阶段差异显著。两品种鸡肌肉和肝脏各个阶段均能检测到IRS1 mRNA的表达,在两品种肌肉中的表达量均表现为9胚龄或者12胚龄最高,与其他各阶段差异显著,随后下降,并在出雏后维持在较低水平;肝脏中IRS1的表达模式与IGF1R一致。IGF1、IGF1R和IRS1基因的表达两两之间均表现出显著或极显著的正相关关系,同时,肌肉中3个基因的表达与体重、胸（腿）肌重存在显著的负相关,而肝脏中3个基因的表达与体重、胸（腿）肌重、肝脏重均存在显著的正相关。【结论】IGF1-PI3K-AKT信号通路相关基因之间存在一致性趋势,品种间和组织间表达量的差异可能正是不同类型黄羽肉鸡生长发育差异的主要原因之一。     

鸡SPOP和MyD88基因分子特征及其组织表达特性分析

【目的】掌握SPOP和MyD88基因分子特征及其在鸡不同组织发育过程中的表达特征,为后续研究其调控鸡组织生长发育机理及开展抗病育种提供参考依据。【方法】通过RT-PCR克隆鸡SPOP和MyD88基因编码区（CDS）序列,运用ExPASy、SOPMA、SWISS-MODEL及PSORT II Prediction等在线软件进行生物信息学分析,并以实时荧光定量PCR检测这2个基因在鸡胚14胚龄（E14 d）及出壳后1 d（H1 d）、7 d（H7 d）和14 d（H14 d）各组织中的表达情况。【结果】鸡SPOP、MyD88基因CDS序列长为1125和900 bp,分别编码374和299个氨基酸残基。SPOP蛋白分子式为C₁₈₆₆H₂₉₂₆N₄₉₆O₅₅₉S₂₈,相对分子量为42 kD,理论等电点（pI）为5.58,为相对不稳定蛋白;MyD88蛋白分子式为C₁₅₀₂H₂₃₉₄N₄₁₀O₄₃₈S₁₈,相对分子量为33 kD,pI为5.93,为相对不稳定蛋白。鸡SPOP和MyD88蛋白二级结构以α-螺旋和无规则卷曲为主,主要定位于细胞质（占60.9%）。与人类和哺乳动物相比,鸡SPOP蛋白的3个功能结构域（MATH、BTB-POZ和BACK）较保守,而MyD88蛋白的2个功能结构域（Death和TIR）存在多处氨基酸位点变异。SPOP和MyD88基因在鸡不同发育阶段各组织中均有表达,但以肺脏中的相对表达量最高,且二者间的表达差异极显著（P<0.01,下同）。从E14 d发育至H14 d,SPOP基因在眼球和肺脏中的表达整体上呈上升趋势,且至H14 d时肺脏中的表达趋于稳定,在脑组织、心脏和肌胃中的表达呈先上升后下降的变化趋势,在肝脏中的表达呈先下降后上升再下降的变化趋势;MyD88基因在眼球、肝脏和肺脏中的表达均呈先上升后下降再上升的变化趋势,在肌胃和胸肌中的表达呈下降趋势,至H14 d时降至最低值。【结论】SPOP和MyD88基因在鸡胚不同发育阶段肺脏、眼球和肌胃中的表达相对较高,SPOP基因的表达水平均极显著高于MyD88基因,且二者的相对表达量呈负相关,即SPOP基因负调控MyD88基因的表达。     

基于表达谱芯片挖掘鸡骨骼肌不同类型肌纤维的差异表达基因

【目的】肌纤维类型的差异是直接影响肌肉生长发育和肉品质的重要因素,红肌纤维比例高的肌肉肉品质要显著优于白肌纤维比例高的肌肉,然而,目前对于鸡骨骼肌纤维类型形成及转换的分子调控机制尚不明确。本究以中国优良的地方品种清远麻鸡为研究对象,首次对其骨骼肌中不同类型肌肉的转录组差异进行了研究,以期挖掘在鸡肌纤维生成和类型转换中发挥调控作用的关键因子。【方法】采用Agilent鸡全基因组表达谱芯片对清远麻鸡骨骼肌表型差异较大的比目鱼肌和趾长伸肌中与肌纤维类型组成和转换相关的候选基因进行系统筛查,采用荧光定量PCR对芯片筛选出的差异表达基因进行验证,采用慢病毒质粒包装系统构建特异靶向鸡PPARGC1A基因的RNA干扰慢病毒载体进行基因功能研究。【结果】芯片结果共发现差异倍数在2倍及以上的基因1 224个(P0.05,FC≥2),以趾长伸肌作为参照,比目鱼肌中上调基因为654个,下调基因为570个,尽管芯片和荧光定量PCR两种方法得出的差异倍数并不完全一致,但所选基因的表达趋势是一致的,表明芯片结果是可靠的。对差异表达基因进行GO(GO ontology)功能分类,共发现了74个显著性GO,主要分为生物学过程、分子功能和细胞组分等3大类。基于KEGG Pathway分析发现,一些已知的与肌纤维类型转换、肌肉发育以及脂质代谢相关的信号通路在两种类型的肌肉中被显著富集。综合差异基因的GO、KEGG Pathway和共表达网络分析,推测PRKAG3,ATP2A2以及PPARGC1A可能是与肌纤维类型性状紧密关联的关键基因。进一步对PPARGC1A基因进行功能研究发现,PPARGC1A基因的敲低,引起了PPP3CA,MEF2C以及SM等慢肌纤维标志基因以及与肌纤维发育与转换相关基因表达水平的显著降低,而快肌纤维标志基因FWM的表达水平则显著上升。【结论】揭示了鸡红肌和白肌两种不同类型肌肉间的转录组差异,证明了PPARGC1A基因能够与钙离子信号通路相关基因协同从而在鸡肌纤维类型组成和转换中发挥着重要作用,从而为中国地方鸡肉品质性状的遗传改良提供一定的理论依据。