东方蜜蜂微孢子虫孢子中长链非编码RNA的竞争性内源RNA调控网络及潜在功能

【背景】 长链非编码RNA（long non-coding RNA,lncRNA）是一类长度>200 nt且不具有编码能力的转录本,能够在真核生物的转录水平和转录后水平通过顺式（cis）、反式（trans）或竞争性内源RNA（competing endogenous RNA,ceRNA）机制调控基因的表达,已被证明在生物体的生长和发育等生物学过程中发挥重要的调控作用。【目的】 结合测序得到的东方蜜蜂微孢子虫（Nosema ceranae）纯化孢子的small RNA（sRNA）组学数据和前期获得的lncRNA组学数据对lncRNA的调控方式进行深入细致的分析和探讨,揭示lncRNA在东方蜜蜂微孢子虫孢子中的潜在功能。【方法】 利用small RNA-seq（sRNA-seq）技术对东方蜜蜂微孢子虫纯化孢子进行测序,通过相关的生物信息学软件对测序数据进行质控。根据lncRNA与mRNA的位置关系预测lncRNA的上下游基因;使用Blast软件比对GO和KEGG数据库,对上下游基因进行功能和代谢通路注释;利用Target Finder软件预测lncRNA-miRNA及lncRNA-miRNA-mRNA调控网络,进而通过Cytoscape v3.7.2软件对调控网络进行可视化;利用RT-PCR对调控网络中的部分lncRNA、miRNA和mRNA的表达进行验证。【结果】 东方蜜蜂微孢子虫纯化孢子样品的sRNA-seq分别得到16 597 883、15 451 791和12 248 316条raw reads,经质控分别得到15 608 370、14 249 255和11 440 684条clean reads,各样品的Q30≥98.58%。共预测出lncRNA的上下游基因310个,它们可注释到代谢进程、细胞进程、催化活性、结合和细胞等相关的35个功能条目;此外还可注释到56条代谢通路,涉及嘌呤代谢、碳代谢和丙酮酸代谢等物质代谢通路,以及甲烷代谢、氧化磷酸化和糖酵解/糖异生等能量代谢通路。上述结果表明相应的lncRNA可能通过cis作用调节上下游基因的表达,从而参与调控东方蜜蜂微孢子虫孢子中的物质和能量代谢以及细胞生命活动。进一步构建lncRNA-miRNA调控网络,分析结果显示MSTRG.3636.1、MSTRG.4498.1和MSTRG.4883.1可靶向结合4个miRNA（nce-miR-7729、nce-miR-7502、nce-miR-8639和nce-miR-8565）,说明此3个lncRNA可作为ceRNA在东方蜜蜂微孢子虫孢子中发挥潜在作用。LncRNA-miRNA-mRNA调控网络分析结果显示,三者之间形成较为复杂的调控网络关系,miRNA处于调控网络的中心并联系lncRNA和mRNA,nce-miR-7502和nce-miR-8639结合的mRNA最多,达到28个;与MSTRG.3636.1、MSTRG.4498.1和MSTRG.4883.1存在靶向关系的miRNA结合多个mRNA,表明上述3个lncRNA可能通过ceRNA机制发挥作用,从而影响东方蜜蜂微孢子虫孢子中的新陈代谢和生命活动。【结论】 lncRNA可能通过cis作用调控上下游基因的表达,以及作为ceRNA通过吸附miRNA间接影响靶基因的表达,从而参与调节东方蜜蜂微孢子虫孢子中的物质和能量代谢等基本生命活动。     

蜜蜂球囊菌中长链非编码RNA的调控作用

【目的】长链非编码RNA（long non-coding RNA,lncRNA）是一类二、三级结构高度保守,长度>200 nt且不具蛋白编码能力的RNA,在转录和转录后水平广泛参与调控剂量补偿、细胞分化和生长发育等生命活动。本研究基于前期获得的蜜蜂球囊菌（Ascosphaera apis,简称球囊菌）菌丝和孢子混合样品的高质量lncRNA组学数据进行球囊菌lncRNA的顺式（cis）作用、反义lncRNA（antisense lncRNA）作用和竞争性内源RNA（competing endogenous RNA,ceRNA）作用的分析和探讨,以期揭示lncRNA在球囊菌中的潜在功能。【方法】基于lncRNA基因在染色体上的位置,预测lncRNA上下游100 kb以内的蛋白编码基因;使用Blast软件将上下游基因比对到GO和KEGG数据库,以获得功能和通路注释。利用LncTar软件对反义lncRNA的靶mRNA进行预测,并使用Blast软件将上述靶mRNA比对到KEGG和eggNOG数据库。利用TargetFinder软件预测lncRNA靶向结合的miRNA及miRNA靶向结合的mRNA,根据靶向结合关系建立lncRNA-miRNA和lncRNA-miRNA-mRNA调控网络,进而通过Cytoscape v3.7.1软件进行调控网络的可视化。利用RT-PCR对调控网络中的lncRNA、靶miRNA和靶mRNA进行表达验证。【结果】共预测出371个lncRNA的5 852个上下游基因,可注释到细胞进程、代谢进程和应激反应等48个功能条目,以及新陈代谢途径、次生代谢产物的生物合成和抗生素的生物合成等121条通路,表明部分lncRNA可通过顺式作用调节上下游基因的表达,从而参与调控球囊菌的生长发育及物质能量代谢等基础生命活动。球囊菌的7个lncRNA与7个靶mRNA存在序列互补关系,其中5个mRNA在eggNOG数据库中仅注释为假定蛋白,仅gene3444在KEGG数据库注释为核孔复合体蛋白An-Nup120和假定蛋白,表明上述1个反义lncRNA可能参与调控核孔复合体蛋白的生物合成等生物学过程。此外,共预测出227个lncRNA与73个miRNA之间存在靶向结合关系,其中多数lncRNA(79.02%)仅能结合1—2个miRNA,部分miRNA可被多个lncRNA靶向结合;进一步构建氧化磷酸化通路和MAPK信号通路相关的lncRNA-miRNA-mRNA调控网络,分析结果显示氧化磷酸化通路相关的222个lncRNA靶向78个miRNA及50个mRNA,MAPK信号通路相关的222个lncRNA靶向76个miRNA及46个mRNA,表明部分lncRNA通过ceRNA作用调控此两条通路,从而影响球囊菌的能量合成、环境适应以及生长发育等过程。【结论】部分lncRNA可能通过顺式作用和ceRNA作用调节球囊菌的生长发育、物质能量代谢以及环境适应等生物学过程;MSTRG.5393.1可能作为反义lncRNA调控球囊菌的核孔复合体的蛋白合成。     

促生细菌挥发性物质通过lncRNA调控拟南芥的 关键功能基因表达

促生细菌的挥发性有机物可以促进拟南芥生长,提高拟南芥对多种生物和非生物胁迫的抗性。近年来的研究表明,植物lncRNA参与生长、发育和胁迫反应等生理过程。通过去rRNA全转录组测序,筛选出受到根际促生细菌ACCC 01380挥发性有机物处理影响的拟南芥lncRNA,并通过顺式分析获得可能受到这些lncRNA调控的蛋白编码基因;通过ceRNA分析获得lncRNA影响蛋白编码基因表达的调控网络。结果发现,拟南芥重要的生长发育调控和胁迫响应基因,如细胞分裂素降解基因At CKX7、SOS2-like protein kinase PKS5,都受到促生细菌的挥发性有机物通过lncRNA的调控。研究结果初步证实了根际促生细菌挥发性有机物在促生过程中lncRNA的作用,并为进一步研究lncRNA功能以及根际促生细菌挥发性有机物的作用机理奠定了基础。     

蜜蜂球囊菌菌丝和孢子中长链非编码RNA的比较及潜在功能分析

[背景]蜜蜂球囊菌(Ascosphaera apis,简称球囊菌)是一种专性侵染蜜蜂幼虫的真菌病原,可引起成年蜜蜂数量和蜂群群势的急剧下降.长链非编码RNA(long non-coding RNA,lncRNA)是一类新近发现的非编码RNA,在表观遗传、细胞周期、剂量补偿等众多生命活动中发挥重要生物学功能.[目的]明确...     

Identification of IGF2BP1-related lncRNA-miRNA-mRNA network in goat skeletal muscle satellite cells

Insulin-like growth factor 2 mRNA-binding protein 1 (IGF2BP1) plays essential roles in the proliferation of skeletal muscle satellite cells (MuSCs). Increasing evidence has shown that IGF2BP1 regulates the expression of noncoding RNAs and mRNAs. However, the related molecular network remains to be fully understood. Therefore, we performed RNA sequencing and analyzed the microRNAs (miRNAs), long noncoding RNAs (lncRNAs), and mRNAs differentially expressed in goat MuSCs treated with IGF2BP1 overexpressing and empty vectors. A total of 36 miRNAs, 59 lncRNAs, and 44 mRNAs were differentially expressed caused by IGF2BP1. Expectedly, they were enriched in muscle development-related Rap1, PI3K-AKT, and FoxO signaling pathways. Finally, we constructed a lncRNA-miRNA-mRNA interaction network containing 30 lncRNAs, 15 miRNAs, and 34 mRNAs, in which several miRNAs, including miR-133a-3p, miR-204-5p, miR-125a-3p, miR-145-3p, and miR-423-5p, relate with cell growth and participate in muscle development. Overall, we constructed an IGF2BP1-related network, which provides new insight into the myogenic proliferation of goat.     

围产期奶山羊注射5-HTP后血液ceRNA网络构建分析

处于围产期的奶山羊由于血液中钙离子迅速降低极易引发低血钙症,5-羟色胺(5-hydorxytyrptamine,5-HT)可以调节生物体内钙代谢,但具体调节机制尚不明确.该研究通过注射5-羟色氨酸(5-HTP,5-hydroxytryptophan)来增加围产期奶山羊体内的5-HT浓度,采集血液提取RNA后,采用全转录...     

微小RNA及其介导的竞争性内源RNA调控网络在意大利蜜蜂工蜂中肠发育过程中的潜在作用

【目的】微小RNA(micro RNA,miRNA)能够通过靶向结合导致m RNA的抑制或降解,从而对基因表达进行负调控。Mi RNA在昆虫的生长、发育、免疫和细胞生命活动调控方面扮演关键角色。本研究旨在对意大利蜜蜂(Apis mellifera ligustica,简称意蜂)工蜂中肠的差异表达miRNA(differentially expressed miRNA,DEmiRNA)及其调控网络进行深入分析,并结合前期在m RNA、长链非编码RNA(long non-coding RNA,lncRNA)和环状RNA(circular RNA,circ RNA)组学层面的相关研究结果,系统解析中肠发育过程的miRNA差异表达谱及竞争性内源RNA(competing endogenous RNA,ceRNA)调控网络介导的中肠发育机理。【方法】利用small RNA-seq技术对正常的意蜂7日龄和10日龄工蜂中肠(Am7和Am10)进行测序。将质控后的测序数据比对西方蜜蜂基因组,再将比对上的序列标签(tags)比对到miRBase数据库以鉴定已知miRNA。利用每百万标签序列(tags p...     

幼龄和成年太行山羊附睾头差异竞争性内源RNAs机制分析

旨在筛选出幼龄和成年太行山羊附睾头中差异表达的长链非编码RNAs(lncRNAs)、微小RNAs(miRNAs)和mRNAs,构建太行山羊附睾头中免疫相关基因调控的竞争性内源RNAs(ceRNAs)网络.本研究选取健康状况良好、体重相近的幼龄(2月龄)和成年太行山羊(2周岁)公羊各3只,去势采集其附睾头组织进行全转录组...     

多房棘球蚴诱导小鼠枯否氏细胞极化相关ceRNA调控网络的构建与分析

多房棘球蚴(Em)是一种危害严重的人畜共患寄生虫。为探索非编码RNA在多房棘球蚴感染诱导小鼠肝枯否氏细胞(KCs)极化中的作用机制，本研究用多房棘球蚴原头蚴感染BALB/c小鼠，分离感染2月小鼠肝KCs，通过RNA测序分析，构建与多房棘球蚴感染引起的KCs M2型极化相关的竞争性内源RNA (competing endogenous RNAs,ceRNA)调控网络，并通过qPCR和miRNA过表达进行验证。结果表明，多房棘球蚴感染小鼠2月后，KCs M1型标志分子均显著下调，而M2型标志分子均显著上调。5个circRNA和9个miRNA参与M2型标志分子IL10、IL13、Arg1基因的表达调控，而且其表达趋势与测序结果及circRNA-miRNA-mRNA调节关系基本一致。另外，miR-466c-5p过表达导致了circ_0000372和IL13的表达下调，说明可能存在circ_0000372-miR-466c-5p-IL13轴的调节关系，并在多房棘球蚴感染诱导小鼠肝KCs极化中发挥重要作用。本研究为进一步揭示多房棘球蚴调控宿主巨噬细胞极化的相关机制提供了重要理论依据。