驴夜眼(chestnut)转录组学及蛋白组学的研究

摘要

驴（Equus asinus)属奇蹄目（Perissodactyla）、马科、马属。我国养驴历史悠久，是世界上主要的产驴国家之一。驴作为役用家畜，有着耐粗饲、耐力足、抗病性强的特点。其肉、奶、皮都具备较高的营养价值。随着我国经济社会发展进入新阶段，驴产业已展露出满足产品消费、承载农牧循环、推动结构调整、实现扶贫脱贫等多种重要功能。 夜眼（chestnut）为马属动物前肢上的角质化的真皮组织，可作为驴身份识别的标志物，民间传说其可作为马属动物夜间行走的“眼睛”；国外有学者认为它是驴进化过程中保留的一种退化皮组织。驴皮作为阿胶的唯一原材料，目前仍未见驴皮及夜眼组织的转录组学和蛋白质组学水平的研究报道。本研究以4头德州驴为研究对象，分别采集每头驴前腿的夜眼及周边的皮肤，分别进行转录组测序和蛋白组学测序，拟从RNA和蛋白质水平研究驴皮和夜眼特征表达基因及蛋白质种类，一是为夜眼的功能分析提供数据支持；另外也希望鉴定出驴皮基因表达谱和蛋白表达谱，通过和其他家畜皮的基因表达谱和蛋白表达谱比较，初步阐述驴皮功效的可能分子基础。初步研究成果如下： 1 驴夜眼转录组学研究 利用高通量测序获得驴夜眼和周边皮肤的转录组数据并进行生物信息学分析，与参考基因组比对鉴定出差异表达基因。结果如下：共有54158个基因表达，其中夜眼和皮肤共有的表达基因为15600个；与皮肤比较，在夜眼中显著性差异表达基因总数为10925个，其中下调表达基因为5949个，上调表达基因为4976个。驴皮特有的表达基因1267个，夜眼特有的表达基因1105个。对差异表达基因进行GO及KEGG pathway富集分析，结果显示差异表达基因主要显著富集在维生素B6和酪氨酸的分解代谢通路中；夜眼中基因DDC，BCL2的高表达可能与夜眼表面皮肤颜色较深相关。 2 驴夜眼蛋白质组学研究 进一步通过iTRAQ技术对驴夜眼和周边皮肤进行蛋白组学的分析，结果如下：从驴皮和夜眼的肽段图谱中，一共鉴定到17734条肽段和3851个蛋白，肽段长度多数分布在5-23个氨基酸（AA）之间。与驴皮相比，夜眼中上调蛋白为1592个，下调蛋白为954个。对差异蛋白进行GO注释和KEGG pathway功能富集分析，结果显示差异蛋白主要富集于77条GO条目和24条代谢通路中，其中夜眼中出现的视黄醇代谢通路可能与视觉相关。 3 驴夜眼转录组及蛋白质组学联合分析 为进一步研究夜眼及周边皮肤的差异，更好地阐述驴皮及夜眼差异的分子基础。我们将驴皮肤、夜眼的转录组和蛋白质组数据联合进行分析，结果发现：两者差异表达基因总计6601个，共有742个蛋白与转录组相关联，表明夜眼可能是特殊的驴皮组织。进一步通过BLAST比对，确定了驴皮中12个特征性肽段，其中胶原蛋白GATGPAGVR序列可作为未来鉴别驴皮阿胶的特征性成分。

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