利用比較轉錄組揭示豬的T細胞在胸腺發(fā)育過程中的基因表達變化規(guī)律.pdf

1、為了減少豬只患病對畜牧業(yè)造成的經(jīng)濟損失，培育出讓消費者放心食用的肉類產(chǎn)品，畜牧工作者應該致力于從遺傳本質(zhì)上提高豬對病原的抵抗能力。T淋巴細胞是機體免疫系統(tǒng)抵御并消滅病原體的重要組成成分，其在胸腺中的正常分化發(fā)育是機體免疫系統(tǒng)行使正常功能的前提條件。此前的大部分研究是基于單個基因或者單個重要通路，鮮少有研究從全基因組的角度來挖掘T淋巴細胞在胸腺中分化發(fā)育過程的差異基因表達變化規(guī)律。本研究利用流式細胞術分選豬腸系膜淋巴結(L)中CD4-CD

2、8-Double negative cell(DN)和CD4+Single positive cell(CD4SP)和CD8+Single positive cell(CD8SP)各1000個，微量擴增后進行轉錄組測序，并結合實驗室同學前期所做的胸腺(T)組織中四類T細胞的數(shù)據(jù)進行整合分析，從而得到T淋巴細胞在胸腺中進行TCR(T cell receptor)重排，陽性、陰性選擇這一整個生物學過程中的基因表達變化規(guī)律。實驗結果結果如下:

3、
　　(1)通過單類細胞測序得到腸系膜淋巴結三類T細胞的數(shù)據(jù)，將腸系膜淋巴結CD4SP(L)與胸腺CD4SP(T)細胞相比，顯著上調(diào)表達的基因有965個，下調(diào)表達的基因有913個;將腸系膜淋巴結CD8SP(L)細胞與胸腺CD8SP(T)細胞相比，顯著上調(diào)表達的基因有1303個，顯著下調(diào)表達的基因有1382個;將腸系膜淋巴結DN(L)細胞與胸腺DN(T)細胞相比，顯著上調(diào)表達的基因有1316個，顯著下調(diào)表達的基因有1376個;將腸系

4、膜淋巴結CD4SP(L)細胞與CD8SP(L)細胞相比，顯著上調(diào)表達的基因有46，顯著下調(diào)表達的基因有137個。
　　(2)比較DN(T)—DP(Doubel positive)(T)—CD4SP(L)這一發(fā)育過程中兩組差異基因之間的重疊關系，結果發(fā)現(xiàn)共有109個相同基因，其中共同上調(diào)了13個基因，分別是BCL7A、CCDC63、ELO VL3、CTNNA1、ETV5等基因。共同下調(diào)的基因個數(shù)為2，分別是RORA和GSAP。比較D

5、N(T)—DP(T)—CD4SP(T)—CD4SP(L)這一完整發(fā)育過程中的三組差異基因之間的重疊關系，結果發(fā)現(xiàn)共有18個相同基因，分別是CD8A、ACSS3、PTCRA、MNS1、HHIP等基因，無共同上調(diào)、下調(diào)基因。
　　(3)比較DN(T)—DP(T)—CD8SP(L)這一發(fā)育過程中兩組差異基因之間的重疊關系，結果發(fā)現(xiàn)共有120個相同基因，其中共同上調(diào)的基因個數(shù)為21，分別是GATA3、TNIP3、BCL7A、ELOVL3、

6、LPL等基因。共同下調(diào)的基因個數(shù)為8，分別是TC2N、RORA、CCL5、GZMK、CD55等基因。比較DN(T)—DP(T)—CD8SP(T)—CD8SP(L)這一完整發(fā)育過程中的三組差異基因之間的重疊關系，結果發(fā)現(xiàn)共有19個相同基因，分別是CD4、NOTCH3、RAG2、NEB、CLIC2等基因，無共同上調(diào)基因，共同下調(diào)基因為GSAP。
　　(4)差異表達基因二維聚類分析將樣本成分聚成腸系膜淋巴結和胸腺組織兩大類。進一步細分發(fā)

7、現(xiàn)腸系膜淋巴結組織中的CD4-CD8-、CD4+、CD8+細胞與胸腺組織中的對應的同類細胞間也可以明顯分開，這表明細胞的表達水平發(fā)生了顯著變化。
　　(5)差異基因GO富集分析發(fā)現(xiàn)，兩種組織中CD4、CD8同類單陽細胞之間的差異基因主要富集在適應性免疫反應、T細胞介導的免疫反應、自然殺傷細胞的活化、淋巴細胞活化等生物學過程。兩種組織中的雙陰細胞的差異基因主要與T細胞活化、淋巴細胞活化、適應性免疫等過程相關，且腸系膜淋巴結組織中的C

8、D4與CD8單陽細胞的差異基因主要富集在淋巴細胞遷移、炎癥反應調(diào)節(jié)、免疫應答中涉及到的細胞因子產(chǎn)生等功能上。
　　(6)經(jīng)過時序差異表達分析我們發(fā)現(xiàn)在CD4單陽細胞這一條主線上共有1674個差異顯著基因;在CD8單陽細胞的這一條主線上，我們共發(fā)現(xiàn)了2623個差異顯著基因。對其進行功能注釋后可知T細胞在發(fā)育過程中的差異基因主要與淋巴細胞分化、白細胞分化、T細胞分化等免疫過程相關。
　　在得到T細胞分化發(fā)育過程的差異表達基因后，