猪垂体、肌肉有脂肪miRNA的挖掘及靶向TNF-αmiRNA的功能分析

来源 :华南农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:pisces_ww
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miRNA是生物体内长约22nt的一种内源性RNA,调节哺乳动物60%基因。miRNA通过与靶基因3端非翻译区(UTR)结合,导致靶mRNA的降解或抑制翻译。近年来有关猪miRNA的研究发展迅速,但miRNA在猪肌肉、脂肪组织和垂体组织的功能有待阐释,其中不同品种猪之间肌肉脂肪miRNA表达差异的研究尤为迫切。  首先,为挖掘垂体中miRNA,本试验提取蓝塘猪垂体组织总RNA,分别进行Solexa测序和锁核酸(LNA)芯片杂交,对垂体组织miRNA的表达谱进行分析,共获得450条垂体表达的miRNA,包括12条新猪特异表达miRNA,其中3条miRNA已通过Northernblot验证;169个保守miRNA。比较分析Solexa测序、芯片及qRT-PCR三种挖掘miRNA的方法,发现芯片与qRT-PCR、芯片与Solexa测序结果之间的相关性高,分别为R=0.78和R=0.80,而qRT-PCR与Solexa测序结果之间的相关性低,仅为R=0.64,表明挖掘新miRNASolexa测序更具明显的潜在优势,而芯片在miRNA定量方面更为准确。对相对高表达的10条miRNA进行靶基因预测,并通过KEGG分析其靶基因所富集通路,表明miRNA参与生长发育,激素调控通路。可为miRNA调节猪甚至所有哺乳动物的垂体发育及功能提供理论依据。  其次,为挖掘及比较不同猪品种肌肉和脂肪miRNA之间的差异,选用长白猪和蓝塘猪(广东地方猪品种)作为研究对象,进行肌肉与脂肪Solexa高通量测序、芯片杂交表达谱分析和qRT-PCR结果验证。miRbase17.0测序结果比对表明,获得11条未报导的猪miRNA及个新84条候选猪特异miRNA基因。聚类分析芯片结果发现miRNA在猪品种之间的表达相似,四个文库相对高表达量的20条miRNAs,肌肉之间的一致性为90%,脂肪之间为70%。比较分析品种间肌肉与脂肪、品种内肌肉与脂肪之间的miRNA差异表达,发现蓝塘与长白猪脂肪组织分别存在39条miRNA上调,其中19条miRNA相同;肌肉组织中分别有33和26条miRNA上调,其中11条miRNA相同。对两个品种肌肉或脂肪共同差异表达量高的10条miRNA进行KEGG通路分析,结果显示miRNA参与肌肉生成、脂肪生成及代谢,这为miRNA调节肌肉与脂肪的发育、肉品质研究奠定了理论基础。  第三,蓝塘猪的肌肉和脂肪中miR-181a的表达比长白猪高,推测miR-181a可能参与调节皮下脂肪及肌间脂肪的形成。利用生物信息学分析发现其潜在的靶基因可能为TNF-α;此外,亦发现TNF-α的表达可能同时受到其它几种miRNAs的调控。因此,本研究通过构建PGL3-TNF-α3UTR质粒及其突变质粒PGL3-TNF-α3UTR-muta,利用荧光素酶报告基因对miR-181a等参与调控TNF-α表达进行验证。结果表明miR-19a,miR-124,miR-130a和miR-181a与TNF-α之间存在靶对应关系(P<0.05或P<0.01)。在TNF-α表达较为丰富的细胞系Hela细胞中分别过表达miR-124,miR-130a和miR-181a,Westernblot检测细胞内源TNF-α蛋白含量,发现miR-130a和miR-181a能抑制细胞中TNF-α翻译。培养猪皮下脂肪前体细胞并诱导聚脂,qRT-PCR检测不同诱导天数miR-130a,miR-181a和TNF-α细胞的表达,发现miR-181a和TNF-α之间的表达趋势变化一致。猪脂肪前体细胞中转染miR-181amimics发现其虽然水平与诱导天数呈线性负相关,但第8天时,miR-181a的表达仍极显著高于对照组(P<0.01),而转染miR-181ainhibitor细胞miR-181a水平显著低于对照组(P<0.01)。在猪皮下脂肪前体细胞中过表达miR-181a,发现内源TNF-α翻译受到抑制,细胞脂滴数量增加,甘油三酯含量升高(P<0.05)。受TNF-α抑制的基因LPL、PPARγ、adiponectin、FASN、GLUT1、GLUT4、PDE3B、ATGL及HSL的表达均显著上调(P<0.05或P<0.01),而miR-181ainhibitor则使上述基因均显著下调(P<0.05或P<0.01)。猪脂肪前体细胞中过表达miR-130a结果与miR-181a相反,细胞脂滴数量减少,TG含量下降,并受TNF-α抑制的基因LPL、PPARγ、adiponectin、FASN、GLUT1、GLUT4和PDE3B的表达均显著下调(P<0.01)。miR-181a与TNF-α3UTR之间存在靶对应关系,能通过抑制TNF-α的翻译促进PPARγ的表达,从而促进猪皮下脂肪细胞的分化。  综上所述,本研究通过全面挖掘猪垂体、肌肉及脂肪中表达的miRNA,比较分析肥胖型与瘦肉型猪肌肉与脂肪miRNA表达的差异,并验证差异表达基因miR-181a通过TNF-α抑制脂肪分化,旨在揭示垂体生长调控和脂肪调控的新机制,为我国地方猪品种的肉质形成提供理论依据。
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