绵羊DLK1-GTL2印迹区域miRNAs对DLK1基因亲和力的研究

来源 :华中农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ji7zai
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DLK1-GTL2印记区域在人、小鼠等多个物种的胚胎发育过程起重要作用,而该区域发现的一个A/G突变被认为是导致美臀(Callipyge,CLPG)羊后肢肌肉肥大表型的致因突变。遗传获得父源Callipyge突变的杂合子后代才能表现出肌肉肥大表型,而同时获得父源和母源Callipyge突变的纯合子个体表型为“野生型”,这种非孟德尔式的遗传方式被称作极性超显性。根据多年的研究推断Callipyge突变发挥顺式调控和反式调控作用来调节基因表达,而这种调节及其诱发Callipyge表型的潜在机制仍然不得而知。DLK1和PEG11被认为是诱发Callipyge肌肉肥大表型的功能基因,antiPEG11转录本加工形成的miRNA对PEG11转录本切割的反式调控已经得到证实,但是针对DLK1的反式调控机制尚不清楚。Callipyge突变的纯合子个体与Callipyge突变个体相比,骨骼肌组织中DLK1蛋白水平和核酸水平的表达分别下降~10和~3倍,而鉴于miRNA基因往往在转录后水平影响靶基因的表达,因此DLK1-GTL2印记区域表达的miRNA成为参与DLK1反式调控的首要候选。本研究中以蛋白定量方式研究了DLK1-GTL2印记区域表达的miRNA对DLK1的亲和力进行评估,主要研究结果如下:  1.利用cDNA末端序列快速扩增(Rapid amplification of cDNA end,RACE)方法鉴定Callipyge羊背最长肌中表达丰度最高的DLK1转录本,结果发现DLK1基因C2转录本的转录起始位点位于起始密码子ATG上游174个碱基对(base pair,bp),一个占优势的多聚腺苷化位点位于终止密码子TGA下游236 bp。  2.在RACE结果的基础上,我们构建了1405 bp的全长“DLK1”cDNA片段,将其插入到稍作改造的pcDNA3.1(-)表达载体,由此构建p3.1M-DLK1-HA表达载体用于miRNA对DLK1亲和力研究中DLK1蛋白的表达。  3.通过对Callipyge羊背最长肌小RNA测序数据的分析,选择并合成121个miRNA模拟物用于该研究。  4.在COS1细胞中共转染DLK1表达质粒,绿色荧光蛋白(Green fluorescent protein,GFP)表达质粒(用于转染效率的校正),和miRNA模拟物,然后通过双荧光Western blot的方法评估DLK1的表达水平变化,从而建立了DLK1的荧光报告实验方法。评估单个miRNA对DLK1的亲和力发现,在检测的121个miRNA模拟物中,与两个阴性对照的平均值相比,miR-329a-3p引起DLK1表达量下降1.25倍(p=3.8×10-4)。而与miR-329a-3p相比仅3末端2个碱基差异的miR-329b-3p,与总体均值相比,仅DLK1表达仅下调1.1倍(p=0.047)。miR-329a-3p和miR-329b-3p与全长DLK1匹配位点序列在进化上是不保守的。在小RNA的测序实验中,miR-329a-3p和miR-329b-3p表达量分别占CLPG/CLPG个体骨骼肌中DLK1-GTL2区域的miRNA总量的0.0014%和0.19%。  5.121个miRNA模拟物对DLK1亲和力评估结果的生物学相关性研究发现,尽管miR-329a-3p对DLK1表现显著抑制效应,但是基于如下四个理由,我们认为并不足以声称是生物学相关的。第一,检测的121个miRNA连同2个阴性对照的效应是近似正态分布的,与预测到的对DLK1的亲和力是不相关的。第二,对DLK1具有正效应的miRNA比抑制效应的miRNA的个数还要多(根据已知的miRNA作用机制,这不能反应真实的生物学活性)。第三,当miR-329a-3p与密切相关的miR-329b-3p联合评估时,效应不显著。第四,绵羊骨骼肌中miR-329a-3p的表达丰度是极低的。因此,可以明确的说,至少在本研究所用的条件下,没有一个检测的miRNA能够独自下调DLK1表达至可与体内CLPG/CLPG绵羊体内观察到的下调效应相比较的水平。  尽管本研究我们未能发现某个miRNA能够反式抑制DLK1的表达正如体内观察到的一样,但是该结果同样为DLK1的反式调控机制研究提供了重要的参考资料,也为整个Callpyge表型形成的分子机制研究提供了重要的支持。本研究是第一次通过高通量的蛋白质定量方法研究了miRNA与同一个靶基因的互作,并未发现miRNA与预测到的对DLK1亲和力之间的相关,这揭示miRNA与靶基因的互作比我们了解的更复杂,这为相关研究提供了借鉴。
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