【摘 要】
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肌卫星细胞是控制肌肉分化和再生的源头,而骨骼肌的发育可受多种因素调控。已有研究表明,非编码RNA(Noncoding RNAs,nc RNA)之间可以相互调控,在肌肉发育过程中发挥生物学功能,例如长链非编码RNA(lnc RNA)和短链非编码RNA(miRNA)。目前二者的相互作用在疾病研究中较为广泛且系统,但在肌肉发育的研究中相对较少且零散,尤其在家畜肌肉生长发育中的作用研究较少,且研究其相互作
【基金项目】
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国家自然科学基金项目,牛肌肉发育分化过程中关键lncRNA功能及其调控机制研究(31572380);
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肌卫星细胞是控制肌肉分化和再生的源头,而骨骼肌的发育可受多种因素调控。已有研究表明,非编码RNA(Noncoding RNAs,nc RNA)之间可以相互调控,在肌肉发育过程中发挥生物学功能,例如长链非编码RNA(lnc RNA)和短链非编码RNA(miRNA)。目前二者的相互作用在疾病研究中较为广泛且系统,但在肌肉发育的研究中相对较少且零散,尤其在家畜肌肉生长发育中的作用研究较少,且研究其相互作用机制较单一。课题前期已鉴定出一条牛肌肉高表达且有功能的lnc RNA(lnc23),但其调控牛骨骼肌卫星细胞分化的分子机制尚不清楚。本研究基于nc RNA之间可串扰调控原则,探究lnc23潜在调控miRNAs和m RNAs的差异变化,解析lnc23调控牛肌肉发育的分子机制。为进一步丰富lnc RNA与miRNA调控牛肌肉生长发育机制提供参考。1.本研究首先采用第二代测序技术(NGS)对成功构建的lnc23抑制模型及相应对照组的牛骨骼肌卫星细胞进行miRNA测序,经过对原始数据进行过滤评估分析后,鉴定到115个差异miRNAs,潜在靶基因的生物信息学分析发现与P13K-Akt、蛋白质代谢、核酸转录、RAS等可参与调控细胞生长的信号通路相关。初步分析发现miRNAs可参与lnc23调控骨骼肌卫星细胞分化进程。2.同样采用NGS对干扰lnc23后牛骨骼肌卫星细胞进行转录组测序,共获得1297个差异表达基因。经过GO和KEGG分析发现lnc23调控的差异基因多与分子功能调节、生长分化进程、细胞周期、细胞融合等通路相关,这一结果再次体现出lnc23具有调控牛骨骼肌卫星细胞生长的功能,并揭示了lnc23可协调表达的m RNAs。3.通过对miRNA测序结果的全面分析,获得lnc23潜在调控的miRNA(miR135a)。在构建miR135a过表达模型的基础上,通过q RT-PCR、Ed U细胞增殖实验、Western blot、免疫荧光技术检测其对细胞增殖分化的影响。发现过表达miR135a对细胞增殖无显著影响,但对细胞分化有促进作用,表明miR135a对牛骨骼肌卫星细胞成肌分化具有正调控作用。将miR135a预测靶基因和转录组测序结果中差异表达基因进行联合分析,经过q RT-PCR的初步筛选和双荧光素酶实验验证,发现miR135a与MEOX1靶向结合,进一步使用相同的实验方法探究MEOX1的功能,发现在干扰MEOX1后,细胞的增殖受到抑制,成肌分化得到促进,表明MEOX1负调控牛骨骼肌卫星细胞的成肌分化。从而验证出受lnc23调控的miRNA(miR135a)和m RNA(MEOX1)。4.为进一步探究lnc23与miR135a的作用关系,通过共转染实验,对二者调控细胞分化关系进行初步分析,结果发现在牛骨骼肌卫星细胞中干扰lnc23后加入miR135a,可以缓解lnc23对细胞分化的抑制作用,这种相互作用方式也体现在调控靶基因MEOX1的表达水平上。表明lnc23可部分通过miR135a/MEOX1的途径调控牛骨骼肌卫星细胞的分化。综合以上研究结果,本研究分析了干扰lnc23后牛骨骼肌卫星细胞中差异表达的miRANs和m RNAs,筛选并鉴定出lnc23潜在互作基因,发现miR135a及其靶基因MEOX1调控肌肉发育的潜能,证实三者对牛骨骼肌卫星细胞分化的联合作用,并初步分析了lnc23与miR135a、MEOX1影响牛骨骼肌卫星细胞分化的调控网络。
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