大白猪与梅山猪排卵前卵泡差异表达基因EGR1不同剪切体的鉴定和功能初探

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母猪的产仔数是由非常复杂的生理机制所调控的,排卵率是衡量母猪产仔数最重要的标准。基因的可变剪切普遍存在于真核生物中,它通过不同的剪切方式产生不同的m RNA剪切异构体,而最终翻译出不同功能特性和结构特性的蛋白质产物,进而对各种生命过程产生影响。有研究指出,基因的可变剪切与动物生殖器官如卵巢、睾丸等的发育有着密切关系。本研究采用转录组测序技术分离鉴定不同猪种排卵前卵泡组织中差异表达的基因,筛选出与猪繁殖性状紧密相关的基因EGR1,并以该基因作为研究对象,开展了该基因所发生的可变剪切事件的鉴定及功能调控分析。主要研究结果如下:1、本研究选取经产大白猪和梅山猪排卵前卵泡组织为实验材料进行转录组测序(华大基因公司完成)。以FDR≤0.001和|Log2Ratio(RPKM)|≥1为基准,共检测到2675个差异表达的基因,其中1386个基因在梅山猪中上调表达,1289个基因在大白猪中上调表达。通过对差异表达基因的GO功能和KEGG pathway显著性富集分析,发现在大白猪与梅山猪的转录组数据库中分别有2292、2066、2119个差异表达基因被归类到细胞组分、分子功能和生物过程共60个GO功能类别中(P<0.05),有2376个差异表达的基因注释到包括卵泡膜的形成以及细胞的胞吐作用和凋亡等50个经典信号的KEGG代谢通路中(P<0.05)。2、利用q PCR验证8个基因(IGF1R、PTGS2、PGF、VEGFA、EGR1、ITGA2、HK3和CD40)的差异表达:结果显示这8个基因的表达模式与RNA-seq数据是保持一致的(皮尔森相关系数r达到0.93以上,P值为0.001)。3、通过对RNA-seq数据中可变剪切的分析,我们筛选出差异表达基因EGR1并发现该基因发生了内含子保留型可变剪切。通过RT-PCR得到基因EGR1的两种可变剪切体,并根据其长度的不同分别命名为EGR1-1(1629bp)和EGR1-2(1554bp),然后分别构建它们的超表达载体。超表达两种剪切体后,q PCR结果表明:与对照组相比,基因EGR1的m RNA表达量均有上升,且在小鼠颗粒细胞和PK细胞中EGR1-1组表达量的增加分别达到显著水平(P<0.05)和极显著水平(P<0.01);而EGR1-2处理组只在PK细胞中达到显著水平(P<0.05);Western Blot结果表明,在两种细胞中,超表达EGR1-1和EGR1-2后,EGR1蛋白质的表达量均增多,且超表达EGR1-1组增多量高于EGR1-2组。针对EGR1-1和EGR1-2的序列差异,分别设计干扰片段si RNA-01和si RNA-02。抑制表达两种不同剪切体后,q PCR结果显示:与对照组相比,实验组EGR1的m RNA表达量均有下降,但是均未达到显著水平(P<0.05)。Western Blot结果表明,在小鼠颗粒细胞和PK细胞中,抑制表达EGR1-1和EGR1-2以后,EGR1蛋白质的表达量均减少,且si RNA-01组减少量高于si RNA-02组。4、分别抑制表达EGR1两个可变剪切体后,用流式细胞仪分别检测其对小鼠颗粒细胞和PK细胞凋亡的影响,结果显示:在小鼠颗粒细胞中,抑制表达EGR1-1后,细胞凋亡率相比对照组呈升高趋势;抑制表达EGR1-2后细胞凋亡率呈下降趋势,而在PK细胞中却恰好相反。同时,我们对相关凋亡蛋白质也做了Western Blot检测,结果表明,与对照组相比,抑制表达EGR1-1后,凋亡蛋白Bax的表达量随之增加,但增加不明显,而Bcl-2蛋白质的表达量则出现明显降低;抑制表达EGR1-2后得到相反的结果,这就说明了EGR1-1具有抑制颗粒细胞凋亡的作用。
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