隆林山羊肌肉发育相关环状RNA的筛选及circLOC102191280的功能研究

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为研究环状RNA(circ RNA)对隆林山羊肌肉发育的作用机制,本研究选择1月龄、10月龄的隆林山羊背最长肌为测序材料。通过RNA-seq技术筛选差异表达circ RNAs,并利用生物信息学分析方法对差异circ RNA的来源基因进行功能富集分析;同时,以隆林山羊骨骼肌卫星细胞为材料,利用过表达和干扰技术、EDU、CCK8、免疫荧光、RT-q PCR等方法,对在不同阶段背最长肌中筛选到的差异表达circ RNA-circ LOC102191280进行功能验证,主要结果如下。1.本试验成功构建6个circ RNA测序文库,经数据过滤获得356,167,236条clean reads,其中有82.67%~90.12%clean reads能比对到山羊基因组上,有56.67%~68.6%的序列具有基因单一位置。在1月龄和10月龄山羊背最长肌中共鉴定到26212个circ RNAs,有531个circ RNAs在2个不同阶段差异表达,其中274个上调,257个下调。通过GO和KEGG功能富集分析差异circ RNA的来源基因,GO富集结果显示circ RNA的来源基因参与细胞组分、酶活性变化、生物发生、新陈代谢等,KEGG富集显示circ RNA来源基因参与c GMP-PKG、催产素信号通路、脂肪酸伸长、钙离子信号通路、黏附连接等重要通路。2.利用PCR、Sanger测序、RT-q PCR等技术手段,验证6个circ RNA的成环位点和相对表达趋势,结果显示6个circ RNA具有成环结构,q RT-PCR检测的circ RNA表达趋势与测序公司提供的结果一致。3.circ-0029745来源于LOC120191280宿主基因的4-6号外显子,长532bp,因此,命名为circ LOC102191280。一代测序和RNase消化实验证实circ LOC102191280真实存在。RT-q PCR结果显示circ LOC102191280过表达后,相关增殖基因PCNA、CDK2的表达量显著上升(p<0.05),相关分化基因Myo D、Myo G、Myf5、My HC表达量显著下降(p<0.05);干扰circ LOC102191280,结果相反,说明circ LOC102191280对隆林山羊骨骼肌卫星细胞增殖分化有显著影响,促进细胞增殖、抑制分化。4.通过核质分离实验定位circ LOC102191280在细胞中的位置,结果显示circ LOC102191280在细胞质和细胞核均有分布,细胞质比例51%,细胞核比例49%,说明circ LOC102191280可以发挥竞争性结合mi RNA的作用。RNAhybrid预测结果显示circ LOC102191280与mi R-214-5p具有潜在结合位点,双荧光素酶报告实验证实circ LOC102191280与mi R-214-5p具有结合位点。利用RT-q PCR、CCK8、EDU、免疫荧光实验,发现mi R-214-5p过表达后,增殖基因PCNA、CDK2的表达量显著下降(p<0.05),分化基因Myo D、Myo G、Myf5、My HC表达量显著上升(p<0.05),而当circ LOC102191280过表达时,可以逆转这种效应。说明circ LOC102191280与mi R-214-5p之间存在ce RNA作用机制,共同调控山羊骨骼肌卫星细胞的增殖分化。5.RNAhybrid预测结果显示mi R-214-5p与IGFBP5具有潜在结合位点,双荧光素酶报告实验证实两者之间存在相互作用。增殖期,mi R-214-5p过表达时,IGFBP5的表达量极显著降低(p<0.01),而当circ LOC102191280过表达时,IGFBP5的表达量显著升高(p<0.05)。分化期,mi R-214-5p过表达时,IGFBP5的表达量极显著升高(p<0.01),而当circ LOC102191280过表达时,IGFBP5的表达量显著降低(p<0.05),说明circ LOC102191280通过吸附mi R-214-5p调控IGFBP5的表达。结论:通过1月龄和10月龄隆林山羊背最长肌测序、生物信息学分析、筛选出与肌肉生长发育相关的circ LOC102191280,并验证了circ LOC102191280可以通过竞争性结合mi R-214-5p调控IGFBP5表达的新ce RNA机制,参与隆林山羊骨骼肌卫星细胞增殖分化的调控,为探究环状RNA在山羊肌肉发育中的分子机制提供理论参考。
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