山羊瘤胃发育相关miRNAs的鉴定及miR-148a-3p生物学功能分析

来源 :四川农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:cg84989679
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瘤胃是成年反刍动物最大的胃室,对食物的消化和营养的吸收发挥着重要作用,并为食物的微生物发酵提供了场所。瘤胃在反刍动物胚胎期的发育经历了从瘤胃肌柱形成,到瘤胃壁分化出不同的组织结构,再到上皮层逐渐分化的过程,其中很多调控机理都未见报道。MicroRNA(miRNA)能通过转录后调控参与到生物体的生长发育、细胞分化、增殖和凋亡。因此对胚胎期瘤胃发育过程的miRNA表达谱进行分析,有助于从分子水平理解其中的调控机制。本研究将胚胎期60天和135天的山羊瘤胃组织用于高通量测序,分析了瘤胃中miRNA的表达谱,并对高表达和差异表达的miRNAs进行了功能分析。此外,经过筛选本研究还对miR-148a-3p的生物学功能进行了初步分析。主要结果如下:(1)利用高通量测序技术,通过质量控制,每个样品均得到了大于13.84 M的Clean data,将Clean data用于与参考基因组比对,6个样品分别得到了 52.93%、57.67%、60.35%、53.63%、51.94%和 55.43%的 Mapped reads。将 Mapped reads 进行miRNA分析,共鉴定出982个miRNAs,其中已知的miRNAs 423个,新预测的miRNAs 559 个。(2)碱基偏好性分析发现,长度为18 nt的miRNAs首位碱基不含C,且A和G所占比例最大;长度为19 nt的miRNAs首位碱基只含A和U,且U占比例最大;20~25 nt的miRNAs首位碱基含所有4种碱基,且A和U所占比例相对较大。另外,C在各位点所占比例均相对较小;A在第5~8 nt和16~24 nt位点上所占比例也相对较小;U在大部分位点所占比例均相对较高。(3)对瘤胃中高表达的miRNAs进行分析发现,高表达的miRNAs主要跟细胞的增殖、生长和凋亡等相关。通过功能富集分析发现,其靶基因富集到的GO分类主要与细胞基本的生理活动相关。富集到的信号通路主要参与细胞生长、增殖和分化过程,并与细胞周期和细胞凋亡相关。对瘤胃中差异表达的miRNAs进行分析发现,和高表达的miRNAs靶基因富集到的GO分类相比,差异表达的miRNAs除了富集到了一些与细胞基本生理活动相关的分类,还富集到了一些与转录调控过程相关的分类,说明了瘤胃发育在这两个时期存在着转录调控上的差异。(4)通过双荧光素酶报告基因系统验证,结果表明,miR-148a-3p能够与QKI基因的3’-UTR结合,从而抑制QKI的表达。(5)将miR-148a-3p和QKI分别在瘤胃、网胃、瓣胃、皱胃、十二指肠、空肠、回肠和结肠组织中进行共定位,结果发现,miR-148a-3p和QKI在瘤胃、网胃、瓣胃和皱胃组织中的信号位置显示一致,并且在上皮层表达显著高于其他层,说明miR-148a-3p可能通过靶向QKI在胃上皮细胞的发育过程中起着重要的作用。miR-148a-3p和QKI在十二指肠、空肠、回肠和结肠的很多结构中信号显示位置不一致,在结肠切片中还发现,miR-148a-3p和QKI在血管壁上信号强度明显高于其他结构,说明在肠道中miR-148a-3p可能不和QKI结合并发挥功能,但是在血管壁上的共定位说明miR-148a-3p可能参与到其中的某些功能。(6)分别将miR-148a-3p mimics/negative control和miR-148a-3p inhibitor/negative control转染GES-1细胞。结果发现,过表达miR-148a-3p对细胞增殖无显著影响,这可能是因为miR-148a-3p在GES-1细胞中内源性高表达,从而过表达miR-148a-3p不会对细胞增殖能力造成明显的影响。而抑制miR-148a-3p的GES-1细胞在转染后48 h细胞增殖水平极显著高于对照组。另外,通过qRT-PCR检测过表达和抑制miR-148a-3p的GES-1细胞中QKI亚型的表达发现,QKI5的表达和miR-148a-3p的表达呈现相反的趋势,结合双荧光素酶报告基因系统的结果,可以推测QKI5可能是miR-148a-3p 的一个靶基因。
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