豬不同骨骼肌長(zhǎng)鏈非編碼RNA的鑒定及其功能分析.pdf

1、豬骨骼肌是一種高度異質(zhì)性的組織類型，其中背最長(zhǎng)肌和腰大肌作為豬最具經(jīng)濟(jì)價(jià)值且生理代謝迥異的兩種骨骼肌，一直是豬分子育種改良的研究重點(diǎn)。長(zhǎng)鏈非編碼RNA(long non-coding RNA，lncRNA)，尤其是環(huán)狀RNA(circular RNA，circRNA)作為繼microRNA之后調(diào)控性非編碼RNA的重要新成員，已成為生命科學(xué)研究的前沿?zé)狳c(diǎn)。然而相對(duì)于人和模式動(dòng)物，豬lncRNA(包括circRNA)的鑒定和功能研究相當(dāng)滯后

2、。本研究利用RNA-seq技術(shù)對(duì)豬背最長(zhǎng)肌(LDM)和腰大肌(PMM)進(jìn)行了轉(zhuǎn)錄組測(cè)序，并結(jié)合自行建立的生物信息學(xué)鑒定流程，對(duì)各測(cè)序文庫(kù)中的mRNA、lncRNA以及circRNA進(jìn)行了分選鑒定以及深度分析，主要結(jié)果如下:
　　(1)豬LDM的肌纖維橫截面積(2.82×103μm2)顯著大于PMM肌纖維橫截面積(1.91×103μm2)(P＜0.05)。
　　(2)豬LDM組織中Ⅱb型肌纖維(MyHC4，快速酵解型)的比例極

3、顯著的高于PMM組織(P＜0.001)，而PMM組織中Ⅰ型肌纖維(MyHC7，慢速氧化型)的含量極顯著高于LDM(P＜0.001)。
　　(3)乳酸脫氫酶基因(LDHA)在LDM中的表達(dá)量極顯著地高于PMM(P＜0.001)，而丙酮酸脫氫酶基因(PDH1)的表達(dá)量在PMM中的表達(dá)量顯著地高于LDM(P＜0.05)。PMM組織單個(gè)肌肉細(xì)胞中線粒體的拷貝數(shù)(1.13×103)顯著高于LDM組織單個(gè)細(xì)胞線粒體的含量(5.03×102)(

4、P＜0.05)。
　　(4)在6個(gè)RNA測(cè)序文庫(kù)總共獲得約465 M(million)讀長(zhǎng)為100 nt的雙末端原始讀段(raw reads)，平均每個(gè)文庫(kù)獲得77.5±5.61的raw reads。共產(chǎn)生46.50 Gb(gigabases)的數(shù)據(jù)，其中約有96.30％的raw reads達(dá)到質(zhì)控標(biāo)準(zhǔn)被保留下來(lái)作為高質(zhì)量讀段(cleanreads)。
　　(5) Cuffiinks在每個(gè)文庫(kù)中平均拼裝出101，800條轉(zhuǎn)錄

5、本，覆蓋了64.11％(35，054/54，675) RefSeq數(shù)據(jù)庫(kù)已注釋的轉(zhuǎn)錄本，同時(shí)覆蓋了85.86％(26，262/30，586)Ensembl數(shù)據(jù)庫(kù)已注釋的轉(zhuǎn)錄本;Scripture在每個(gè)文庫(kù)中平均組裝出50，886條轉(zhuǎn)錄本，覆蓋了37.9％(20，721/54，675) RefSeq數(shù)據(jù)庫(kù)中已注釋的轉(zhuǎn)錄本，同時(shí)覆蓋了67.02％(20，499/30，586) Ensembl數(shù)據(jù)庫(kù)已注釋的轉(zhuǎn)錄本。
　　(6)在兩種骨骼

6、肌組織文庫(kù)中共鑒定出40，148個(gè)可靠的mRNA轉(zhuǎn)錄本，包括15，106個(gè)已知的mRNA轉(zhuǎn)錄本和25，042個(gè)新mRNA轉(zhuǎn)錄本。其中共有40，060個(gè)mRNA在LDM和PMM組織中呈現(xiàn)出共表達(dá)模式，有58個(gè)mRNA特異性地表達(dá)于LDM組織，30個(gè)mRNA特異性地表達(dá)于PMM組織。
　　(7)本研究在LDM和PMM兩種骨骼肌組織中分別鑒定出21，936和22，954個(gè)可變剪接;共發(fā)現(xiàn)有19，514個(gè)SNVs和2.131個(gè)INDELs

7、，其中LDM中分別發(fā)現(xiàn)9，391個(gè)SNVs和1，023個(gè)INDELs，PMM中發(fā)現(xiàn)10，123 SNVs和1，108 INDELs。
　　(8)差異表達(dá)分析表明，共有217個(gè)mRNA的表達(dá)量在LDM與PMM組織之間存在顯著差異，其中73個(gè)mRNA在LDM中高表達(dá)，144個(gè)mRNA在PMM中高表達(dá);LDM中高表達(dá)的差異mRNA主要富集在醣酵解、糖酵解/糖異生和葡萄糖分解代謝過(guò)程等生物學(xué)通路中，而PMM中高表達(dá)的差異mRNA轉(zhuǎn)錄本主要

8、富集于ECM受體互作、骨骼系統(tǒng)發(fā)育和肌肉器官發(fā)育等生物學(xué)通路中。
　　(9)在所有6個(gè)測(cè)序文庫(kù)中總共鑒定出326個(gè)lncRNA，包括297個(gè)IntergeniclncRNA，23個(gè)Intronic lncRNA和6個(gè)Antisense lncRNA。317(97.24％)個(gè)lncRNA在兩種骨骼肌組織中呈現(xiàn)出共表達(dá)模式，5(1.53％)個(gè)lncRNA特異性地表達(dá)于LDM組織，4個(gè)lncRNA(1.23％)特異性地表達(dá)于PMM組織。

9、
　　(10)本研究鑒定出的lncRNA與數(shù)據(jù)庫(kù)已知的lincRNA具有相似的基因組特征，然而與已知的蛋白編碼基因相比，lncRNA具有更少的外顯子數(shù)、更短的轉(zhuǎn)錄本和ORF長(zhǎng)度、更低的蛋白編碼潛能。
　　(11)在2種骨骼肌組織中共鑒定出12個(gè)差異表達(dá)的lncRNA，其中包括1個(gè)Antisense lncRNA和11個(gè)Intergenic lncRNA，表達(dá)相關(guān)功能預(yù)測(cè)發(fā)現(xiàn)這些差異表達(dá)的lncRNA與骨骼肌糖酵解和氧化磷酸化