基于多组织RNA-seq数据的小鼠转录组多样性和动态性研究并鉴定House-keeping和Tissue-specific基因

来源 :中国科学院北京基因组研究所 | 被引量 : 2次 | 上传用户:gailuen
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不同时间和不同类型的细胞和组织间基因表达的差异以及这些差异如何影响生物学功能是分子生物学的一个基本问题。研究转录组的多样性和动态性与鉴定管家基因和组织特异性基因可以从基因层面上帮助我们理解细胞的表达调控过程、机制和功能。其中维持细胞基本功能必需的管家基因、与决定细胞组织特异的形态结构和生理功能的组织特异性基因,对于我们认识生命的发生、发展及个体发育有很大的帮助。小鼠(Mus musculus)是目前应用最广泛、研究最详尽的模式动物之一,且绝大部分基因与人类同源。RNA是生命体遗传信息传递的桥梁,细胞的大部分调节功能都集中在RNA的合成、加工、运输、修饰和翻译之中。本文利用RNA-Seq测序技术在测序深度、分辨率方面的优势,在转录组水平上研究小鼠15个重要组织的基因表达调控。重新鉴定获得了小鼠的House-keeping (HK)基因8408个和Tissue-specific (TS)基因2581个,并研究了它们的表达分布和功能特性。比较与人同源的小鼠HK基因,发现其中6360个小鼠HK基因同时也是人的HK基因。通过小鼠HK基因在不同组织表达水平的研究发现一些传统定义恒定高表达的HK基因如基因Gapdh、Ubc,在小鼠组织中为变化表达基因。新鉴定了143个恒定表达HK基因,其中五个恒定高表达基因Grcc10、Ywhae、Nedd8、Eif4h和Rnf187可考虑作为实验内参基因。对HK经典通路(Canonical Pathway)分析,HK基因在498个经典通路中富集,其中有292条通路富集显著、252条通路HK占整个通路比例大于50%。有些通路是维持细胞基本功能所必须的。如蛋白质的泛素化,它参与了细胞周期、增殖、凋亡、分化、转移、基因表达、转录调节、信号传递、损伤修复、炎症免疫等几乎一切生命活动的调控。鉴定TS基因中,睾丸组织和脑组织TS基因所占比例最高,分别占总TS基因的57.2%和20.1%。通过研究TS基因功能与代谢通路发现一些特异表达基因与其组织特异功能密切相关。如睾丸组织的特异表达基因就在精子发生等生殖发育功能通路中富集。而脑组织特异性基因则富集在神经传递、突触传递、抑制性突触后电流等与神经传导密切相关的功能中。本文通过对15个小鼠组织转录组数据的挖掘与比较,进一步证实和丰富了小鼠的HK基因和TS基因,为我们全面了解与认识小鼠转录组的多样性和动态性奠定了基础。
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