放牧牛和舍饲牛骨骼肌沉积脂肪组织特性的组学研究

来源 :内蒙古农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wujielele
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本研究采用西门塔尔牛和蒙古牛的杂交三代品种为研究对象,以自然放牧杂交蒙古牛(简称:放牧牛)和舍饲杂交蒙古牛(简称:舍饲牛)骨骼肌沉积脂肪组织为材料,进行相关理化指标的测定,然后通过高通量测序技术进行mRNAs和miRNAs的表达谱的测定,选取与脂肪组织相关的生物学过程和信号通路中差异mRNAs和miRNAs并对测序结果进行了联合分析,构建miRNAs-靶基因的互作网络图,最后进行代谢组学测定,分析差异表达基因与代谢物之间的相关性。主要结果如下:对放牧牛和舍饲牛骨骼肌沉积脂肪组织样品色差值、熔点、过氧化值和脂肪酸进行测定,结果表明:舍饲牛脂肪组织亮度值显著高于放牧牛脂肪组织,而放牧牛脂肪组织黄度、红度值高于舍饲牛脂肪组织;放牧牛脂肪组织熔点范围显著低于舍饲牛脂肪组织;放牧牛脂肪组织的过氧化值高于舍饲牛脂肪组织;而脂肪酸组成、含量而言,放牧牛腰部脂肪组织中油酸(C18:1n9c)含量高于舍饲牛腰部脂肪组织;放牧牛三个部位(腰部、肋部、腹股沟)脂肪组织中的PUFAs含量均比舍饲牛相应部位脂肪组织中的PUFAs含量高,且放牧牛腰部和腹股沟两个部位脂肪组织中的PUFAs差异显著(p<0.05)。采用高通量测序技术对两种饲养方式牛骨骼肌沉积脂肪组织mRNAs进行了测序。测序结果表明,以|log2foldchange|≥1,p<0.05为筛选阈值,放牧牛和舍饲牛脂肪组织中我们共筛选到543个DEGs(277个上调和266下调);GO富集分析,在生物过程本体中,含DEGs最多的是蛋白水解过程、氧化还原过程和脂质代谢过程;对细胞组分本体统计发现,含DEGs最多的3个term分别是膜的组成成分、胞外外泌体和细胞外空间;对分子功能本体统计发现,含DEGs最多的3个term分别是水解酶活性、固定蛋白结合和蛋白质同源二聚体活性。通过对富集通路的综合分析发现,与脂肪代谢通路密切相关的通路分别是脂肪酸代谢通路(含DEGs 8个)、脂肪酸降解通路(含DEGs 6个)、脂肪细胞因子信号通路(含DEGs 7个)、甾体合成通路(含DEGs 5个)和脂肪细胞脂肪分解调控通路(含DEGs 4个)。间接参与到脂肪代谢的调节通路有4条,即AMPK信号通路、PPAR信号通路、p53信号通路和肾素—血管紧张素系统。为深层次剖析上述DEGs在放牧牛和舍饲牛骨骼肌沉积脂肪组织差异表达分子机理,展开了后续miRNAs测序,构建miRNAs-靶基因的互作网络图及相关验证。结果表明,放牧牛骨骼肌沉积脂肪组织中共鉴定到719个miRNAs,有75个miRNAs在放牧牛脂肪组织特异表达;舍饲牛骨骼肌沉积脂肪组织中共鉴定到676个miRNAs,32个miRNAs是在舍饲牛脂肪组织特异表达;以|log2foldchange|≥1、p<0.01为阈值筛选,在放牧牛中筛选到2个上调表达miRNAs(pma-miR-192-5p_R-1和hsa-miR-143-5p)和10个下调表达miRNAs(bta-miR-223_R+1、mdo-miR-204_R+2、bta-miR-19a、bta-miR-497_R-1、bta-miR-146a_R-2、bta-miR-19b、oan-miR-16b-5p_R+2、pma-miR-23b_R+1_1ss23CT、bta-miR-193b_R-2、hsa-miR-532-3p)。以|log2foldchange|≥1,p<0.05作为筛选阈值时,在放牧牛和舍饲牛骨骼肌沉积脂肪组织中共筛选到66个差异显著miRNAs分子,其中32个miRNAs在放牧牛脂肪组织中显著上调表达,34个miRNAs在放牧牛脂肪组织中显著下调表达。基因差异表达最终将表现为细胞内代谢物种类、数量的改变。为揭示放牧牛和舍饲牛骨骼肌沉积脂肪组织DEGs与代谢物之间的内在联系,最后,我们进行了代谢组学分析。自放牧牛和舍饲牛脂肪组织中,共鉴定到135个代谢物;去除重复成分,鉴定到78个甘油脂;以p<0.05为阈值,分别筛选到15、11种甘油脂在放牧牛、舍饲牛脂肪组织显著上调;其中亚油酸、肉豆蔻酸、油酸、(2E,6Z)-十二碳二烯酸甲酯在放牧牛脂肪组织中上调,该代谢组数据和理化性质测试、mRNA差异表达结果均相互吻合。通过差异代谢物通路分析发现甘油磷脂代谢通路是代谢的主要通路,通过对差异脂肪酸代谢通路分析发现亚油酸代谢通路是脂肪酸代谢的主要通路。通过对差异表达代谢物与相关差异表达基因进行相关性分析,差异代谢物中五种脂肪酸与第一类基因(HACD4、ACAT2、ELOVL6、SLC2A4、CPT1C、PORCN;EBP、MSMO1、ENSBTAG00000017567、LSS、SLC2A1、ACSBG1、FDFT1)呈负相关,与第二类基因(CPT1A、ACADL、CREB1、ECI2、ENSBTAG00000015248、FBP1、IRS2、LIPE、PPP2R1B、PTGER3、RXRG)呈正相关。
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