lncRNA在家畜脂肪细胞分化中的作用研究进展

长链非编码RNA(long non-coding RNA,lncRNA)是一类具有较高组织细胞特异性、不具有编码功能的RNA片段,广泛参与各种生物反应过程.脂肪性状是肉用家畜的重要经济性状,其沉积部位和数量是影响肉质的重要因素.近些年研究表明lncRNA分别从转录、转录后和表观遗传等不同作用水平调控动物脂肪细胞分化.本...     

调控动物性状相关长链非编码RNA的研究进展

长链非编码RNA(long non-coding RNA,lncRNA)是基因转录过程中产生的一类长度大于200个核苷酸(nt)的非编码RNA(non-coding RNA,ncRNA)。lncRNA的表达水平通常低于mRNA,且无高度保守序列,缺少开放阅读框,但它们具有更强的组织特异性表达模式。lncRNA可以通过与DNA、RNA(mRNA,miRNA,环状RNA)和蛋白质进行相互作用来发挥其功能,因此可作为信号分子、诱导物等来调节复杂的基因表达网络。作为一种新的调节分子,lncRNA正在成为基因表达调控中新的重要参与者,且近年研究表明,其与家畜动物性状调控密切相连。本文对lncRNA在动物肌肉生长分化、脂肪沉积、毛囊发育和繁殖方面进行了综述,旨在为lncRNA在家畜遗传育种上的应用提供依据。     

长链非编码RNA在肌肉生成与脂肪发育过程中的研究进展

基因组DNA经过转录可以产生两大类RNA,编码蛋白的RNA和非编码RNA(noncoding RNA,ncRNA)。其中,长链非编码RNA(lncRNA)受到了越来越多的关注。lncRNA可以通过多种机制,从转录水平,转录后水平以及表观修饰水平调节靶基因的表达,进而调控肌肉与脂肪的发育。本文将对lncRNA的基本特征及功能机制进行介绍,综述lncRNA对肌肉和脂肪组织发育的调控机制,并对lncRNA未来的研究进行展望,为研究者在lncRNA方面的研究提供有力的参考。     

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。     

非编码RNA调节羊绒细度候选基因的研究进展

羊绒细度是评价羊绒品质和衡量羊绒价格的关键数量性状,近年来,随着羊绒细度功能标记基因的深入研究,通过高通量数据解析及全基因组关联分析,逐步筛选出羊绒细度性状的候选基因,但是羊绒细度关键调控基因、表达量及分子调节机制尚未明了。基因表达受多种调节因子调控,其中非编码RNA的调节作用比较活跃,主要包括microRNA、lncRNA和circRNA等。经高通量测序和生物信息分析发现,非编码RNA在绒山羊品种间和品种内的不同羊绒细度个体皮肤、次级毛囊及次级毛囊周期性生长发育中差异表达并调节羊绒细度相关靶基因,但多种非编码RNA共同调节同一靶基因的信号通路甚少。目前通过对羊绒细度差异基因进行SNP标记辅助选择、转录组筛选、高通量解析非编码RNA调节及全基因组关联分析等相关研究发现,两两通路聚焦相同的羊绒细度靶基因较多,两条通路以上共同聚焦到某个或某几个羊绒细度的关键靶基因较少。作者主要讨论了羊绒细度候选基因及转录水平上microRNA、lncRNA和circRNA对羊绒细度相关靶基因分子调控机制的研究进展。     

BHV-1感染MDBK细胞lncRNA表达谱系及lncRNA与mRNA的关联性分析

为探究牛疱疹病毒1型(BHV-1)感染MDBK细胞的长链非编码RNA(lncRNA)表达谱系变化及lncRNA与m RNA的关联性,本研究将BHV-1感染MDBK细胞,以未感染BHV-1的MDBK细胞作为对照,于感染后采用Illumina HiSeqTM4000测序,测序数据基于stringtie进行转录本重构,得到7 935个lncRNA转录本,再用CPC和CNCI两个软件进行新转录本编码能力的预测,获得681个新产生的lncRNA转录本。利用DESeq2软件对差异表达的lncRNA进行分析,结果显示,实验组共获得839个差异表达的lncRNA转录本,其中表达上调转录本508个,表达下调转录本331个。利用RNA plex软件对反义lncRNA与mRNA进行关联性分析,得到lncRNAmRNA相互作用的靶基因对1 227个,其中差异表达的lncRNA-mRNA相互作用靶基因对42个;顺式作用lncRNA与m RNA关联分析,获得lncRNA-mRNA靶基因对3 793个,差异表达的lncRNA-mRNA靶基因对149个;反式作用lncRNA与mRNA关联分析,获得lncRNA-mRNA靶基因对268 409个。通过基因本体论(GO)注释和京都基因与基因组百科全书(KEGG)信号通路富集分析进一步对与lncRNA关联mRNA的功能和途径进行分析,结果显示,关联的mRNA在细胞进程、单组织代谢过程、代谢过程及生物学调节等过程显著富集。随机选取10个差异表达的lncRNA,利用qRT-PCR方法进行验证,结果显示,其表达变化趋势与高通量测序数据趋势一致。本研究为进一步研究lncRNA在病毒感染中的作用奠定了基础,同时为进一步阐述BHV-1的发病机制、致病机理提供参考。     

非编码RNA调节羊绒细度候选基因的研究进展

羊绒细度是评价羊绒品质和衡量羊绒价格的关键数量性状,近年来,随着羊绒细度功能标记基因的深入研究,通过高通量数据解析及全基因组关联分析,逐步筛选出羊绒细度性状的候选基因,但是羊绒细度关键调控基因、表达量及分子调节机制尚未明了。基因表达受多种调节因子调控,其中非编码RNA的调节作用比较活跃,主要包括microRNA、lncRNA和circRNA等。经高通量测序和生物信息分析发现,非编码RNA在绒山羊品种间和品种内的不同羊绒细度个体皮肤、次级毛囊及次级毛囊周期性生长发育中差异表达并调节羊绒细度相关靶基因,但多种非编码RNA共同调节同一靶基因的信号通路甚少。目前通过对羊绒细度差异基因进行SNP标记辅助选择、转录组筛选、高通量解析非编码RNA调节及全基因组关联分析等相关研究发现,两两通路聚焦相同的羊绒细度靶基因较多,两条通路以上共同聚焦到某个或某几个羊绒细度的关键靶基因较少。作者主要讨论了羊绒细度候选基因及转录水平上microRNA、lncRNA和circRNA对羊绒细度相关靶基因分子调控机制的研究进展。     

非洲猪瘟病毒感染后猪外周血淋巴细胞Toll样受体信号通路的lncRNA-mRNA分析

【目的】丰富非洲猪瘟病毒（African swine fever virus,ASFV）感染后猪外周血淋巴细胞长链非编码RNA（long non-coding RNA,lncRNA）表达谱,并进一步挖掘影响Toll样受体信号通路的调控网络。【方法】试验动物感染ASFV,于第7天采集外周血并分离得到外周血淋巴细胞,运用Illumina高通量组学测序对外周血淋巴细胞中lncRNA进行测序,原始数据经处理后筛选获得差异表达的lncRNA,并进行靶基因预测,利用生物信息学方法对靶基因进行GO功能和KEGG信号通路富集分析,初步绘制与Toll样受体信号通路相关的lncRNA-mRNA调控网络,并对lncRNA-ENSSSCG00000041959在内的4个lncRNAs进行实时荧光定量RT-PCR验证。【结果】共筛选到73个差异表达的lncRNAs,其中上调表达lncRNAs 38个,下调表达lncRNAs 35个。GO功能分析结果显示,靶基因显著富集在调节免疫系统过程、防御反应、生物刺激、病毒反应和先天性免疫;KEGG信号通路富集分析显示,大部分靶基因与细胞循环、疾病及免疫应答有关,其中免疫相关信号通路有Toll样受体信号通路、TNF信号通路、产生IgA的肠道免疫网络等。进一步挖掘出lncRNA-ENSSSCG00000041959-RIPK1和lncRNA-ENSSSCG00000041959-IRAK1可能是影响Toll样受体信号通路的重要调控网络,实时荧光定量RT-PCR与测序结果一致。【结论】本研究初步鉴定出lncRNA-ENSSSCG00000041959-RIPK1和lncRNA-ENSSSCG00000041959-IRAK1可能是影响Toll样受体信号通路的lncRNA-mRNA调控网络,为进一步探索lncRNA调控ASFV感染机体免疫反应奠定了理论基础。     

欧拉藏绵羊MSTN基因单碱基编辑体系的建立

肌肉生长抑制素（Myostatin,MSTN）基因突变时会导致肌纤维增粗，肌肉细胞增多，表现出双肌性状。为敲除欧拉藏绵羊MSTN基因以获得产肉性状更优的欧拉藏绵羊，利用胞嘧啶碱基编辑系统（CBE）在欧拉藏绵羊MSTN基因编码区提前引入终止密码子。在MSTN基因3个外显子区域上各设计1条sgRNA，分别连接至pEF1a-BE4max-NG-mU6-gRNA-blast质粒并转染欧拉藏绵羊耳成纤维细胞，通过Sanger测序和T-A克隆检测，成功筛选出1条靶向外显子I的符合预期的sgRNA，编辑效率20%。本研究成功通过单碱基编辑技术在欧拉藏绵羊耳成纤维细胞MSTN基因编码区进行定点编辑，为通过分子育种培育产肉性状更佳的欧拉藏绵羊新品种奠定基础。     

基于高通量转录组测序技术构建猪脂肪沉积的lncRNA和miRNA相关ceRNA调控网络

脂肪沉积性状是养猪生产中的重要经济性状,也与生猪养殖的经济效益密切相关。课题组前期对3对具有极端背膘厚度的长白猪全同胞个体的背部皮下脂肪组织样本进行链特异性建库RNA测序和小RNA测序鉴定lncRNA和miRNA,通过差异表达分析,共得到220个lncRNA和18个miRNA在高、低背膘组间差异表达。本研究进一步分析它们的生物学功能,进行靶向关系预测和靶基因功能富集分析,并构建猪脂肪沉积的lncRNA和miRNA相关ceRNA调控网络。结果发现,差异表达lncRNA及miRNA靶基因能够显著富集到多个糖脂代谢相关的通路,如“脂肪细胞分化”、“糖酵解/糖异生”等。最终成功构建了一个与脂肪沉积过程密切相关的ceRNA调控网络,包含9个差异表达lncRNA,6个差异表达miRNA和25个靶基因。本研究结果为探究非编码RNA在猪脂肪沉积过程中的功能及其分子调控机制提供了新的思路。     

猪戊型肝炎病毒ORF3蛋白影响HepG2细胞核黄素代谢的lncRNA-mRNA调控网络的鉴定

为初步鉴定并挖掘出猪戊型肝炎病毒(Hepatitis E virus,HEV)ORF3蛋白影响HepG2细胞核黄素代谢信号通路的lncRNA-mRNA调控网络,本试验通过构建腺病毒过表达载体,制备高滴度过表达腺病毒,介导猪 HEV-ORF3在HepG2细胞中实现过表达。Western blotting检测ORF3蛋白过表达成功后,运用lncRNA高通量组学测序,筛选出差异表达的lncRNA并进行靶向差异基因预测,对lncRNA靶向差异基因进行GO功能和KEGG通路富集分析,初步鉴定出与核黄素代谢信号通路相关的lncRNA-mRNA调控网络。Western blotting结果显示,在约为12 ku处出现目的条带,说明成功实现腺病毒介导猪HEV-ORF3在HepG2细胞中过表达。lncRNA高通量组学测序结果显示,共发现102个显著差异表达lncRNAs表达量上调,80个显著差异表达lncRNAs表达量下调。GO功能和KEGG通路富集分析显示,初步挖掘出lncRNA(MSTRG.13995.2)和lncRNA(MSTRG.1960.1)可能是与核黄素代谢信号通路相关的显著差异表达lncRNA,分别通过顺式调控其靶向基因APC-5和FLAD1来影响核黄素代谢信号通路。本试验初步鉴定出lncRNA(MSTRG.13995.2)-APC5和lncRNA(MSTRG.1960.1)-FLAD1可能是影响HepG2细胞核黄素代谢信号通路的lncRNA-mRNA调控网络。     

野生盘羊×巴什拜羊杂交二代尾部脂肪差异表达lncRNA的鉴定与分析

【目的】 分析不同脂尾型绵羊尾部脂肪组织中的长链非编码RNA(long non-coding RNA,lncRNA)的表达谱,探究lncRNA与绵羊尾部脂肪沉积机制的关系,为揭示绵羊尾脂沉积机制提供理论依据。【方法】 选择新疆地方绵羊巴什拜羊(肥尾型)和野生盘羊×巴什拜羊杂交二代(小尾型)作为研究对象,采集2个群体尾部脂肪组织,利用转录组测序技术筛选差异表达lncRNA并预测靶基因,对其进行GO功能和KEGG通路富集分析;利用实时荧光定量PCR技术验证转录组测序的表达结果。【结果】 通过差异表达分析共筛选出728个差异表达lncRNAs,其中270个表达下调,458个表达上调;通过差异表达lncRNA靶基因的GO功能和KEGG通路富集分析,筛选到634个靶基因参与疾病、免疫、蛋白修饰、细胞代谢等相关功能分类,共涉及76条信号通路,部分lncRNA介导的靶基因SCD、GPAM、THRSP、FASN等与绵羊尾部脂肪沉积相关。实时荧光定量PCR与转录组测序结果趋势相同。【结论】 lncRNA在绵羊脂尾进化中对尾部脂肪沉积具有重要的调控作用,为从lncRNA的角度分析绵羊脂肪沉积提供了理论依据。     

长链非编码RNA调控牛科反刍动物相关经济性状的研究进展

长链非编码RNA (long non-coding RNA,lncRNA)是一种长度>200 nt、自身不具有编码能力的真核生物转录本，主要通过转录水平、转录后水平和表观遗传学调控基因的表达，在动植物基因组中普遍存在。lncRNA是一种在动植物生长发育、细胞分化及疾病发生中起着关键作用的调控分子。相较于医疗领域的研究，lncRNA在牛科反刍动物中的研究尚处于起步阶段，特别是调控牛科反刍动物相关经济性状的研究鲜见报道。近年来，高通量测序与微阵列技术的迅速发展，为lncRNA的鉴定提供了更为高效快速的方法。笔者对lncRNA的研究发现、特征分类、转录后水平调控作用机制以及其在牛科反刍动物的肌肉生长、毛囊发育和泌乳性状等方面的研究进行综述，旨在为进一步研究lncRNA在牛科反刍动物生长发育中的调控机制提供理论参考。     

长链非编码RNA在肉牛脂肪沉积中的调控作用研究进展

牛肉因其高蛋白、低胆固醇的特点受到广大消费者喜爱。脂肪组织是畜禽肉类食品的重要组成部分,具有很多重要的生理功能。脂肪是影响生长发育和肉质等经济性状的关键因素之一。肉牛脂肪沉积受到多种细胞因子调控。除蛋白质编码基因外，研究发现长链非编码RNA(Long non-coding RNA, lncRNA)也是影响脂肪沉积的重要调节因子。本文主要介绍了动物脂肪沉积过程，综述了目前发现的与肉牛脂肪生成相关的lncRNA及其作用机制，以期为今后的优质肉牛育种提供参考。     

lncRNA参与农业动物产仔数调控的研究进展

长链非编码RNA(Long noncoding RNA,lncRNAs)是一类长度大于200 nt，不具备编码蛋白能力的RNA，但可以通过结合核酸及蛋白质等在动物体内行使作用。农业动物产仔数作为一类重要的繁殖性状，直接影响养殖经济效益。随着对lncRNA的不断深入研究，发现越来越多的lncRNA在表观遗传、转录和转录后等多个层面调控基因表达，在卵细胞的形成、妊娠的建立以及早期胚胎的发育等影响产仔数的关键步骤中扮演着重要角色。本文就当前lncRNA作用机制进行简单概述，并在此基础上结合近年来lncRNA在农业动物产仔数方面的研究进展进行综述，为研究lncRNA参与动物繁殖系统发育和产仔数性状调控等方面提供参考。     

蛋鸡繁殖性能相关长链非编码RNA的筛选与鉴定

该研究通过对比蛋鸡不同生长发育阶段卵巢组织,筛选鉴定与蛋鸡繁殖性能相关的长链非编码RNA(long non-coding RNA, lncRNA)。通过提取20周龄(n=3)、30周龄(n=3)京红蛋鸡卵巢组织总RNA构建测序文库,利用RNA-seq技术及生物信息学分析方法鉴定差异表达lncRNA并进行qRT-PCR验证及功能富集分析。在不同周龄蛋鸡卵巢组织中共筛选鉴定到1 283个lncRNA表达,其中10个存在差异表达,qRT-PCR验证了测序结果。差异表达lncRNA显著富集到190条GO条目及5条KEGG通路中。研究结果表明lncRNA参与蛋鸡繁殖性能调控相关的生物学过程、细胞组分、分子功能以及多种信号通路。     

牛Novel长链非编码lncRNA_(TCONS-585)组织表达谱分析及对其邻近基因MCHR1表达量的影响

长链非编码RNA为长度大于200nt的非编码RNA,具有组织表达特异性,且表达丰度较mRNA低。在前期肉牛肌肉和脂肪组织的lncRNA组学测序分析中筛查并获得一个长度为755nt的差异表达长链非编码RNA,将其命名为lncRNA_(TCONS-585)。经基因组序列比对,该novel lncRNA_(TCONS-585)序列位于牛第5号染色体MCHR1和PMP34两个基因之间,由两个外显子构成。对lncRNA_(TCONS-585)结构分析后通过RT-PCR验证了lncRNA_(TCONS-585)在靶向组织中的表达水平以及在不同组织中的表达谱。结果表明,lncRNA_(TCONS-585)在牛的不同组织中表达量具有较大差异,其在肌肉组织中表达水平最高,同时在白色脂肪和棕色脂肪组织当中也有表达,且表达量显著高于肝、肺和肾。同时,我们发现干扰lncRNA_(TCONS-585)可降低其邻近基因MCHR1的表达量。因此lncRNA_(TCONS-585)可能作为调控因子通过介导靶基因参与肉牛生长发育和能量代谢过程。     

长链非编码RNA及其在畜禽生长调控中的研究进展

长链非编码RNA(long non-coding RNA,lncRNA)是一类长度大于200个核苷酸、没有编码蛋白能力的RNA,通常被认为是一类异构体RNA。近年来,越来越多的研究表明,lncRNA在许多重要的生物作用及人类疾病发展中起关键作用。lncRNA作为调节因子参与基因表达调控的各个层次,在表观遗传、转录调控及转录后调控等方面有着广泛功能。研究结果已表明,lncRNA表达水平的紊乱与人类各种癌症及其他疾病有很大的关系。作为基因调控网络的调控因子,lncRNA被越来越多的研究者所关注。相较于人类医学,lncRNA在畜禽上的研究尚处于起步阶段。作者对lncRNA的特点、分类、作用机制、研究方法及其在畜禽生长调控方面的研究进展进行了综述,并对其在畜禽养殖中的应用进行了展望,以期为lncRNA在畜禽生长调控方面开展深入研究提供理论基础。     

长链非编码RNA的调控机制及其在家畜中的预测方法

长链非编码RNA（long noncoding RNA,lncRNA）是一类转录本长度超过200个核苷酸,不参与蛋白编码的功能性RNA分子,直接以RNA形式在表观遗传水平、转录水平、转录后水平、翻译水平和翻译后水平调控基因的表达,在家畜体内的各种生物学过程中起重要作用。作者对长链非编码RNA的来源、分类和结构特征、实现生物学功能的4种分子调控机制（信号分子、诱饵分子、引导分子、支架分子）、调控基因表达的5个层面及采用高通量RNA测序技术分析测序数据和预测家畜lncRNA的方法进行了综述,为合理地研究家畜的lncRNA提供基础。家畜lncRNA预测方法主要包括深度测序、转录组重建、新转录本预测、lncRNA识别4个部分,在lncRNA识别阶段,作者所在研究团队前期采用将蛋白质编码潜能评估工具CPAT（coding potential assessment tool）和在线的序列编码能力预测工具CPC（coding potential calculator）结合取交集的方法,较好地从预测得到的大量的候选转录本中快速排除具蛋白编码能力的转录本,预测获得68 604条内蒙古绒山羊的皮肤组织lncRNA,丰富了NONCODE数据库中羊lncRNA转录本的基础数据。     

circRNA作为ceRNA调控畜禽重要经济性状的研究进展

竞争性内源RNA(competing endogenous RNA,ceRNA)机制指具有同种miRNA反应元件(microRNA response elements, MRE)的RNA分子，通过竞争性地结合该miRNA以在转录后水平调控基因的表达，进而影响细胞的生物学功能。ceRNA机制的有效性受细胞环境、miRNA活性及其与不同RNA分子间亲和力等因素的影响。虽然环状RNA(circular RNA,circRNA)和长链非编码RNA(long non-coding RNA,lncRNA)等均可作为ceRNA,但circRNA是相对更为有效的ceRNA分子，因为其在进化过程中稳定且保守，可使ceRNA信号在不同组织中传导。本文在探讨ceRNA调控机制影响因素的基础上，进一步综述了circRNA作为ceRNA调控畜禽肌肉发育、脂肪沉积、乳腺及卵泡发育等方面的研究进展，以期为深入研究畜禽重要经济性状中ceRNA调控网络提供新思路。