牛体内囊胚全转录组模式解析

旨在解析牛体内囊胚的全转录组模式。本研究选择3头15月龄以上、健康状况良好的泌乳奶牛，采用超排获得体内囊胚，采用单细胞全转录组测序技术检测囊胚mRNA、lncRNA、circRNA转录模式，并采用生物信息学工具对其进行分析。试验获得牛体内囊胚约19 975个mRNAs、12 715个novel lncRNAs及887个circRNAs。mRNA有12种可变剪切方法，以转录起始区域可变剪切（TSS）为主。采用基因本体（GO）和相关信号通路（KEGG）对其分析发现，生物功能主要富集在新陈代谢、细胞膜和蛋白结合、细胞通讯、细胞组织成分、生长发育等功能，Pathway主要富集在细胞周期、膜运输、染色体组织调控等通路；circRNA有6种类型，其中CLASSIC类型circRNA数量最多，这种剪切方式会形成成环的外显子circRNA （EcircRNA）。本研究阐明了牛体内囊胚的全转录组模式，为全面了解牛体内囊胚提供了新的思路。     

黄喉拟水龟性别调控相关lncRNA和mRNA的筛选及初步分析

性别异形在动物界广泛存在，长期以来一直是生物学中的热门话题。黄喉拟水龟性别分化属温度依赖型，其温度响应分子机制仍不清楚。为了进一步解析龟鳖动物性别分化的分子机制，本研究初步比较分析了黄喉拟水龟转录本中性别差异表达(different expressed, DE)的长链非编码RNA(long noncoding RNA, lncRNA)及其调控的靶基因。首先，运用Illumina深度测序平台，通过转录组测序(RNA-Seqs)对黄喉拟水龟的精巢和卵巢进行了比较转录组学分析并筛选鉴定出雌雄差异转录本，共筛选获得8 237个DE mRNA和9 573个DE lncRNA。通过GO功能注释及 KEGG通路富集分析发现，上述差异转录本主要参与龟鳖动物性别分化和性腺发育等相关信号通路。此外，通过顺式和反式作用分析，筛选获得了一系列与生殖发育相关的(性腺发育和性别分化)受DE lncRNAs调控的靶基因。本研究为进一步阐明黄喉拟水龟温度依赖型性别的分子机制提供了线索，特别是为进一步挖掘利用龟鳖动物性别决定因子，进行龟鳖动物性控育种技术研究奠定了基础。     

冷应激后民猪背脂中差异lncRNA的筛选与分析

旨在分析冷应激对猪脂肪组织内lncRNA表达的影响,探讨冷应激下lncRNA与靶基因的改变对脂肪代谢及机体的影响。本研究以6头6月龄雌性民猪为试验材料,随机分为2组,一组置于正常舍内饲养,温度控制在（18±2）℃,设为对照组;另一组置于室外半敞篷舍内饲养,温度控制在（-18±5）℃,设为试验组。处理24 h后,屠宰,取背部皮下脂肪为试验材料,通过转录组测序筛选出受低温诱导的lncRNA及其靶基因,并对差异基因开展生物学功能分析,构建两者间的调控网络。结果发现,166个差异表达lncRNAs和269个基因受到冷应激诱导,其中仅有2个为已知的lncRNAs。差异基因中有多个与机体免疫相关,如干扰素刺激基因、DHX58、PTX3和OASL等,与呼吸、氧化应激和血液循环相关的基因有KCNK3、CCDC38、GAS2L2、KNDC1、LIPG和C1QL3等,与脂类代谢相关的基因有ANGPTL4、KLF11、NUPR1和HERC5,它们均发生了显著上调。而与神经系统相关的基因,如SLIT1、MAP6、TREM2和IRFN2等则发生了显著下调。差异基因参与的生物学过程主要包括防御反应、对生物刺激的反应以及病毒的反应等。通过相关系数分析发现,144个lncRNA与208个靶基因共表达,并以反式调控为主,两者间存在着复杂的调控关系,所筛选出的靶基因显著富集到真核生物的核糖体生物发生和基底细胞癌通路。据此推测,冷应激下机体的先天免疫系统、呼吸、氧化应激、血液循环和神经系统的敏感性等生理过程均受到影响,脂类代谢发生了改变。     

嫁接番茄长链非编码RNA(lncRNA)的鉴定

嫁接是重要的农业栽培措施之一,具有增加产量、提高抗性、改善品质等作用。目前对植物嫁接的分子机理研究已经拓展到RNA水平,但主要集中在mRNA和小RNA上,而对长链非编码RNA(lncRNA)的研究还不多见。本研究对公共数据库中嫁接番茄转录组数据进行分析,分别在接穗(番茄)和砧木(马铃薯)中鉴定出3360和5657个物种特异lncRNA,其中有298和847个lncRNA差异表达,9个lncRNA可在接穗和砧木间移动。进一步分析表明,lncRNA的移动机制与相对表达丰度没有明显关联,lncRNA具有调控嫁接植株代谢过程和花期的潜在作用。本研究结果为嫁接番茄lncRNA的鉴定和功能预测提供理论依据。     

发情周期不同阶段绵羊卵巢lncRNA的鉴定和功能分析

旨在分析不同繁殖周期绵羊卵巢组织中长链非编码RNA (long non-coding RNA,lncRNA)的表达谱,了解lncRNA表达及其调控机理,为绵羊繁育研究提供理论依据。本研究以湖羊为研究对象,选取年龄在1.5～2.5岁的黄体期和卵泡期母羊各3只,通过高通量测序筛选出卵巢组织中的lncRNA,运用生物信息学分析对差异表达的lncRNA进行靶基因预测,通过GO和KEGG富集分析找出与绵羊繁殖相关的通路。结果显示,本研究共获得1 379个差异表达的lncRNAs,其中1 158个表达上调,221个表达下调。GO和KEGG富集分析表明,差异表达的lncRNAs及其靶基因主要参与卵泡发育、排卵周期过程、钙离子信号通路、卵母细胞减数分裂、催产素信号通路、MAPK信号通路、甲状腺激素合成通路、雌激素信号通路。关键的lncRNAs可能通过调控参与这些信号通路和生物学过程的相关基因来调控生殖。其中,LNC_011239、LNC_012847、LNC_003902、LNC_003906、LNC_003907等靶向的MAPK1、ADCY1、ADCY5、PPP3CA和CDC23可能发挥关键的调控作用。qRT-PCR验证证明,随机选取的5个差异lncRNAs定量结果与测序结果基本一致。本研究利用RNA-Seq技术筛选出黄体期和卵泡期卵巢组织中的lncRNAs,并进行差异分析,为揭示绵羊繁殖能力的分子机制提供依据。     

Differential expression profile of long non-coding RNA in hepatic tissue between drug-induced liver injury and immune liver injury

AIM: To analyze the expression profile of long non-coding RNA(lncRNA) in the liver tissues of drug-induced liver injury(DILI) and immune liver injury(ILI). METHODS: The technique of lncRNA microarray was used to inspect the lncRNA expression profile in the mouse liver tissues that the liver injury was induced by acetaminophen or concanavalin A. The raw data of lncRNA were pretreated for normalization. RESULTS: Compared with normal hepatic tissue, the lncRNA which had more than 1.5-fold variation and significant difference(P<0.05) by statistical analysis were regarded as lncRNA with differential expression. A total of 68 lncRNA with differential expression were found in the hepatic tissues of DILI, with 21 increased more than 1.5 folds and 47 reduced more than 1.5 folds. A total of 60 lncRNA with differential expression in the liver tissues of ILI were observed, with 17 increased more than 1.5 folds and 43 reduced more than 1.5 folds. In all lncRNA, 8 was simultaneously up-regulated in 2 liver injury models, accounting for 38% and 47% respectively, while 28 was simultaneously down-regulated in 2 liver injury models, accounting for 59% and 65% respectively. CONCLUSION: lncRNA expression profiles of DILI and ILI change significantly in comparison with normal hepatic tissue, and there are also differences between 2 hepatic damage models. The simultaneous changes of lncRNA may participate in the same or similar pathophysiological process, while the differences may be involved in relatively particular mechanisms.     

犏牛雄性不育相关lncRNA的鉴定与分析

旨在分析成年健康牦牛和犏牛(3～4岁)睾丸组织中长链非编码RNA(long non-coding RNA,lncRNA)的表达谱,从而探究lncRNA与犏牛雄性不育机制的关联性,为解释犏牛雄性不育的机理提供理论依据。采集成年(3～4岁)健康牦牛、犏牛各3头的睾丸组织,构建cDNA文库后进行高通量测序,筛选出差异的lncRNA,通过对差异显著的lncRNA与mRNA位置关系以及结合能的判定预测顺式作用(cis)和反式作用(tran)的靶基因,并进行GO、KEGG功能分析。结果表明,共得到牦牛和犏牛候选lncRNA转录本分别为20 363和24 133个,两个文库筛选出6 178个显著差异lncRNA,其中有2 470个在犏牛睾丸组织与牦牛比较上调,3 708个下调。筛选得到差异显著lncRNA的候选靶基因2 676个,这些基因参与58个功能分类,共涉及306条通路;其中主要富集的通路包括轴突指导、内吞、Hedgehog等信号通路。综上表明,部分lncRNA介导的靶基因PTGDS、IGF2、MEST、GLIS3、NOTCH2、HOXA10、HOXA11与犏牛雄性不育相关,lncRNA在犏牛的生殖发育中对其雄性不育具有重要的调控作用。利用RNA-Seq技术筛选出成年牦牛和犏牛睾丸组织lncRNA,并进行差异分析,为探讨犏牛雄性不育的机制提供更完善的转录组数据。     

干扰lnc4351对牛骨骼肌卫星细胞增殖与成肌分化的影响

为探究长链非编码RNA(lncRNA)对牛骨骼肌卫星细胞增殖及分化的影响,本研究以牛骨骼肌卫星细胞及已建立的体外成肌诱导分化模型为基础,以前期高通量测序获得的牛骨骼肌卫星细胞分化前后表达差异倍数较大的一个预测lncRNA为靶标,对其进行生物信息学分析及亚细胞定位,命名为lnc4351。设计合成lnc4351的siRNA,转染牛骨骼肌卫星细胞,采用EdU染色的方法检测干扰lnc4351对细胞增殖的影响;对转染siRNA的牛骨骼肌卫星细胞进行体外成肌诱导分化,观察肌管的形成状态,同时采用实时荧光定量PCR和Western blotting检测分化标志因子MyoG和MHC基因的mRNA及蛋白水平的表达变化,研究干扰lnc4351对细胞分化的影响。结果显示,lnc4351位于牛的14号染色体,不具有蛋白编码潜能,是一个未报道过的lncRNA,在牛骨骼肌卫星细胞的细胞质和细胞核内均有分布,主要存在于细胞核;干扰lnc4351表达后,EdU阳性细胞比率显著下降(P<0.05),说明下调lnc4351表达显著抑制了牛骨骼肌卫星细胞的增殖;下调lnc4351表达后肌卫星细胞经诱导分化产生的肌管量呈现增多趋势,分化标志因子MyoG和MHC的蛋白水平显著或极显著上调(P<0.05;P<0.01),说明干扰lnc4351能够促进牛骨骼肌卫星细胞的成肌分化过程。本研究结果表明,干扰lnc4351表达可以抑制牛骨骼肌卫星细胞的增殖并促进其成肌分化过程,为进一步开展lncRNA对牛骨骼肌发育的调控机制及肌肉发育相关研究提供参考。     

哺乳动物毛囊发育及调控研究进展

毛囊具有高度自我更新能力,是哺乳动物特有的皮肤构造,且是唯一呈终生周期性生长的器官。毛囊的发生始于胚胎期,皮肤上皮层细胞和下胚层细胞间的一系列相互作用诱导形成毛囊,之后毛囊进入周期性循环,包括生长、退行和休止3个阶段。毛囊的发育过程中受到复杂的网络调控。近年来,关于哺乳动物毛囊发育及调控机制的研究取得了较大进展。已有研究表明,毛囊的发生及循环过程中受到多种因子的调控,不同信号通路及miRNA和lncRNA相关基因的参与,构成了一个庞大而又复杂的网络调控图谱,每种调控因子间的相互促进及制约为毛囊的发生及循环提供了必要的保障。文章简述了人、羊及小鼠等哺乳动物毛囊形态发生、周期性循环及相关调控因子的研究进展,为更加全面地了解哺乳动物毛囊发育过程及调控机制提供了参考,同时对人工控制毛绒的周期生长进而提高毛绒产量和质量提供了思路。     

非编码RNA与骨骼肌发育研究进展

骨骼肌作为脊椎动物机体的重要组织,其胚胎期发育起始于生皮肌节的肌源性祖细胞增殖、分化成的成肌细胞,进一步发育形成肌管,最终形成肌纤维。整个发育过程受到复杂严密的调控,任何调控异常都可能影响骨骼肌正常的发育过程。近年来研究表明,除了生肌调控因子、肌细胞增强因子、配对盒因子外,非编码RNA包括微小RNA（microRNA,miRNA）、长链非编码RNA（long noncoding RNA,lncRNA）和环形RNA（circular RNA,circRNA）都可作为重要的调节因子广泛参与调控骨骼肌发育过程。其中miRNA主要作用于靶mRNA,通过诱发靶mRNA的去稳定性和/或抑制翻译,在转录后水平调控相关基因表达;lncRNA长度较长,具有高级结构,可以在转录前和转录后水平,通过多种作用方式调控相关基因表达;circRNA主要作为miRNA "海绵",竞争性结合miRNA,进而参与骨骼肌发育调控网络。作者将从骨骼肌发育、miRNA作用机制、miRNA与骨骼肌发育、lncRNA作用机制、lncRNA与骨骼肌发育、circRNA作用机制、circRNA与骨骼肌发育7个方面进行综述,以期为研究非编码RNA调控骨骼肌发育提供参考。