不同猪脂肪组织miRNAs及其靶基因的鉴定及ssc-miR-486的生物信息分析

摘要

猪不仅是重要的农业经济动物，而且还是研究人类医学很好的模式生物。为了探索调控脂肪沉积的分子机制，本实验选择脂肪沉积能力有极端差异的莱芜猪和大白猪作为研究对象，构建两品种猪皮下脂肪组织的2个small RNA文库L和D，采用RNA-Seq技术对两品种猪皮下脂肪组织miRNA的表达谱进行研究，以期鉴定出调控猪脂肪沉积的miRNAs。并对这些 miRNAs及其靶基因进行了全面分析和预测。
　　miR-486是在人的胎肝组织中首次鉴定出来的，目前该分子的功能报道主要集中在癌症和肌肉方面，但是Illumima测序发现猪miR-486在脂肪沉积能力较强的莱芜猪中发生了显著上调，推测ssc-miR-486参与调控了猪的脂肪沉积。本实验首先采用qPCR技术验证脂肪组织中ssc-miR-486的表达情况，然后利用miRBase、Ensembl、NCBI等数据库及miRanda、PITA、Cytoscape、JASPAR等软件对 ssc-miR-486进行了生物信息学分析，包括保守性分析、转录因子结合位点预测、靶基因预测、Gene Ontology(GO)富集分析和KEGG信号通路富集分析，以探索ssc-miR-486在猪脂肪组织中发挥的潜在生物学功能及作用机制。
　　上述研究获得以下主要结果：
　　1.由莱芜猪和大白猪2个脂肪组织small RNA文库L和D分别获得8259953和8553739条高质量clean reads，且序列长度分布的最大峰值均出现在22nt左右，符合miRNA的长度特征。进一步分析发现17个已知miRNAs包括ssc-miR-133a-3p、ssc-miR-486及ssc-miR-204等在莱芜猪中发生上调；22个已知miRNAs包括ssc-let-7i及ssc-miR-27b-3p等在莱芜猪中发生下调（大白猪是对照组），此外鉴定出55个差异表达的新miRNAs
　　2. GO和KEGG富集分析显示差异表达的miRNAs的靶基因显著富集于PPAR信号通路、MAPK信号通路、Wnt信号通路等与脂肪细胞分化及脂质代谢相关的信号通路中。此外本实验首次发现ssc-miR-133a-3p、ssc-miR-486及ssc-miR-1可能分别靶向PPAR信号通路中的基因CPT1A、SCD5及SCD改变了该通路的信号转导，进而参与了猪脂肪沉积的调控。
　　3.实验第二部分通过对测序结果鉴定出的在莱芜猪中发生显著上调的ssc-miR-486进行靶基因预测及生物信息学分析，首先qPCR验证结果表明，ssc-miR-486确实在脂肪沉积能力较强的莱芜猪的脂肪组织中发生显著上调。生物信息学分析结果发现， miR-486在各物种间非常保守， ssc-miR-486启动子区域有SREBP1、SREBP2等多个转录因子的结合位点，获得的229个靶基因显著富集于脂质生物合成、细胞代谢等生物学过程及类固醇生物合成、磷脂肌醇代谢、PPAR等信号转导通路中。本研究结果提示 ssc-miR-486参与了猪脂肪沉积或脂质代谢的调控，为今后深入研究脂肪沉积机理提供有用信息。
　　总之，本研究获得了对脂肪沉积相关miRNAs及ssc-miR-486生物学功能的全面分析，为培育优良猪品种和治疗人类肥胖相关疾病奠定理论基础。

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英文缩略表

第一章 引 言

1.1 脂肪组织概述

1.2 成脂分化过程

1.3 参与成脂分化的重要转录因子

1.4 参与成脂分化的重要信号通路

1.5 miRNA 概述

1.6 参与脂肪细胞分化的 miRNAs

1.7 调节脂质代谢的 miRNAs

1.8 研究目的与意义

第二章 不同猪脂肪组织 miRNAs 及其靶基因的鉴定及生物信息学分析

2.1 材料与方法

2.2 结果

2.3 讨论

2.4 结论

第三章 ssc-miR-486的靶基因预测及生物信息学分析

3.1 材料与方法

3.2 结果

3.3 讨论

3.4 结论

第四章 全文结论与展望

结论

展望

参考文献

致谢

作者简历