未成熟和性成熟皖东牛睾丸非编码RNA的表达及调控

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皖东牛是分布于安徽省东部江淮分水岭地区的地方牛种资源,具有对江淮分水岭地区气候环境的高度适应性,同时具有耐粗饲和抗病力强等特点。在广泛进行人工授精的今天,优良种公牛对牛的遗传进展影响最大,优秀种公牛具有极大的经济价值。理解精子发生的基因调控机制,对于皖东牛种公牛的选育、前期饲养等多个方面具有重要作用。基于此,选择皖东牛3月龄犊牛(未成熟)和3岁公牛(性成熟)各3头,采集睾丸组织,进行转录组测序分析,探明转录因子在皖东牛睾丸发育中的调控作用,得到以下结论:1、在犊牛和公牛睾丸中共发现21250个mRNA和20533个lncRNA,其中有7908个lncRNA(P<0.05)和5122个mRNA(P<0.05)在两个发育阶段的公牛之间差异表达。此外,GO分析和KEGG分析显示,这些基因富集在赖氨酸降解、细胞周期、丙酸代谢、粘附连接和细胞粘附等通路中。mRNA(CCDC83、DMRTC2、HSPA2、IQCG、PACRG、SPO11、EHHADH、SPP1、NSD2、ACTN4)和 lncRNA(COX7A2、COX6B2、TRIM37、PRM2、INHBA、ERBB4、SDHA、ATP6VOA2、FGF9、TCF21)与公牛性成熟和精子发生密切相关。2、在犊牛和公牛睾丸中共发现17013个circRNA,其中681个circRNA(P<0.05)差异性表达。差异表达circRNA中,579个表达上调,103个表达下调。GO和KEGG分析揭示了多种靶基因参与生物过程、细胞成分和分子功能。此外,我们对circ-RNA的源基因进行了信号通路分析,这些基因富集在细胞周期、粘附连接、紧密连接和细胞降解等通路中。源基因ATM、CCANA1、GSK3B、KMT2E、NSD2、SUCLG2、QKI、HOMER1和SNAP91与公牛性成熟和精子发生密切相关。并利用生物信息学方法构建了差异circRNA和miRNAs之间的结合相互作用。3、在犊牛和公牛睾丸中共发现754个miRNA,其中新发现的miRNA 98个。其中有152个miRNA差异表达。差异表达miRNA中,64个表达显著上调,87个表达显著下调(P<0.05)。对miRNAs的靶基因JAG2、BCL6、CFAP157、PHC2、TYRO3、SEPTIN6、BSP3等基因进行信号通路分析,这些候选基因都参与了 TNF信号通路、T细胞受体、PI3KAkt等信号通路,影响了睾丸发育和精子发生的功能。差异表达的MIR425、MIR98、MIR34C、MIR184、MIR18A、MIR136、MIR15A、MIR1388和MIR210与公牛性成熟和精子发生密切相关。本研究对皖东牛睾丸中的mRNA、LncRNA、circRNA和miRNA进行了全面分析,为深入了解未成熟期和成熟期与睾丸发育相关的mRNA-lncRNA-circRNA-miRNA的相互作用的分子机制提供了参考。在下一步的研究中,可以寻找与公牛精液质量相关的标志基因,或进行基因功能研究,发掘调控公牛睾丸发育与精子发生的基因及其调控机制。
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