豬皮下脂肪組織發(fā)育過程mRNA轉(zhuǎn)錄組鑒定和差異分析.pdf

1、脂肪組織不僅是機體重要的能量代謝器官，還作為重要的內(nèi)分泌器官分泌一些脂肪因子如脂聯(lián)素、瘦素、抵抗素等，對肥胖、糖尿病以及心血管等代謝疾病都有重要的作用。近年來，豬作為研究人類能量代謝和肥胖的模型越來越受到關注，因為兩者在結構和功能上存在許多相似性，比如身體大小、消化道系統(tǒng)、解剖學、代謝、脂肪分布、飲食習慣和病理學特征。同時，了解豬脂肪組織生長與發(fā)育的機制有助于改善豬肉生產(chǎn)效率。目前對于脂肪組織的研究較多集中在人類身上，這是由于肥胖已經(jīng)成

2、為影響人類健康的重大疾病之一，但對豬脂肪組織的研究還比較有限，因此可以借鑒在人類身上的研究，做到兩者之間相輔相成。脂肪組織可以分為皮下脂肪和內(nèi)臟脂肪兩大類，它們在結構和功能上呈現(xiàn)出顯著的差異，皮下脂肪組織主要作為能量儲存組織在體內(nèi)調(diào)節(jié)能量平衡，而內(nèi)臟脂肪組織的解剖學位置、靜脈回流模式及其本質(zhì)的和特有的功能都易于發(fā)生脂質(zhì)代謝異常，從而導致心血管疾病和代謝疾病的發(fā)生。另外，皮下脂肪占總體脂的60％～70％，因此減肥都是基于皮下脂肪減少的基礎

3、之上。本研究以豬四個不同發(fā)育階段背部皮下脂肪組織為研究對象，通過石蠟切片分析了脂肪組織細胞體積的差異;通過液相色譜測定了脂肪細胞因子的含量，探究脂肪組織生長和發(fā)育過程中脂肪細胞因子的差異;利用數(shù)字基因表達譜(DGE)方法，鑒定出了新的mRNA轉(zhuǎn)錄本和高表達的轉(zhuǎn)錄本;通過差異分析篩出在不同發(fā)育階段脂肪組織中差異表達的基因，分析了線粒體基因在脂肪組織生長和發(fā)育過程中的作用;對轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)和脂肪表型指標做了關聯(lián)分析，揭示了引起脂肪組織生長和發(fā)育

4、的生物學過程。
　　利用石蠟切片對四個發(fā)育階段的背部皮下脂肪組織細胞形態(tài)和結構分析結果表明，豬在出生后(Birth)到7年(7y)，脂肪細胞體積呈現(xiàn)持續(xù)極顯著增長模式(P＜0.01);脂肪細胞體積在豬剛出生時非常小，在出生后到30天(30 d)增長極顯著(P＜0.01);從30天到180天(180 d)、180天到7年的過程中，相互之間也呈現(xiàn)極顯著的增長（P＜0.01）。
　　對豬四個發(fā)育階段脂肪相關的代謝因子的測定結果顯示

5、，豬在出生后到7年的發(fā)育過程中，與脂肪相關的代謝因子的水平呈現(xiàn)顯著的下降(P＜0.05)，并且脂肪代謝因子相互之間還存在顯著的相關性（r＞0.6，P＜0.05）。
　　通過DGE對12個背部皮下脂肪組織進行轉(zhuǎn)錄組測序，每個文庫分別獲得3.66～6.5 M(million)的原始數(shù)據(jù)，大約3.32～6.06 M clean tags和141，865～270，124種clean tags;通過比對，12，618個基因被鑒定出來用于后續(xù)

6、分析;對在四個發(fā)育階段文庫中表達量最高的10個基因進行分析，發(fā)現(xiàn)7個基因（TUBA1B、ND2、COX2、ATP8、COX3、ND1、SCD）在四個發(fā)育階段中共同高表達，只是排序發(fā)生了變化。
　　為了評估實驗結果的可靠性和操作穩(wěn)定性，對平行實驗的結果做了相關性分析，結果顯示，生物學重復之間相關系數(shù)r＞0.95(P＜0.05)，表明本研究所用生物學個體具有非常強的重復性，不同生物學個體之間mRNA表達譜的變異非常低，實驗操作穩(wěn)定性強

7、，結果可靠，后續(xù)的分析結果是可信、可靠的。
　　差異基因分析篩選出脂肪組織Birth與30d共有807個基因差異表達，;Birth與180 d共有差異基因649個;Birth與7y有1，263個基因差異表達;30d與180 d有708個基因差異表達;30d與7y有266個基因差異表達;180 d與7y有767個基因差異表達。通過GO和Pathway分析，將這些差異基因富集到氧化應激、免疫過程、細胞凋亡、能量代謝、胰島素刺激、細胞循

8、環(huán)、血管生成和基因翻譯等生物學過程和通路。分析差異基因的分布，結果發(fā)現(xiàn)線粒體DNA編碼的13個基因中，其中有9個為差異表達的基因;QTL分析顯示有298(9.11％)個差異基因分布在影響脂肪和肉質(zhì)的QTL區(qū)域。
　　對轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)進行短時間序列(STEM)分析，其中有5種表達類型的差異基因顯著富集的類型;進而對脂肪代謝因子和轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)做了關聯(lián)分析，結果顯示顯著富集的差異基因與脂肪代謝因子的水平顯著相關，其中上調(diào)基因富集于能量代謝和血

9、管生成等生物學過程;下調(diào)基因富集于細胞循環(huán)、類固醇、膽固醇、核糖體生物合成和代謝過程等生物學過程。
　　對差異基因是否是已知衰老基因的分析顯示，HAGE數(shù)據(jù)庫中有288個與人類衰老潛在相關的基因，其中61個基因為本研究鑒定出的差異基因，達到顯著富集的水平（P=3.17×10-6）;功能富集分析發(fā)現(xiàn)這61個基因與DNA修復、細胞凋亡、轉(zhuǎn)錄和免疫等過程相關。
　　通過Q-PCR驗證DGE結果，兩者之間有很好的相關性(r＞0.7，