lncRNA--M1ANCR在鸡原始生殖细胞形成过程中的作用机制探究

来源 :扬州大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:joshcky
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
原始生殖细胞(primordial germ cell,PGCs)作为配子的祖先细胞,是生殖细胞发育过程中必不可少的。研究PGCs的发生和分化机理对动物种质资源保存、创新利用以及基因修饰鸡的生产等领域具有重要理论和实践意义。  PGCs的发生受到许多因素的影响。目前,研究者们已经发现一些关键性的基因、信号通路、生长因子和表观遗传修饰因素对PGCs的发生起重要调控作用。尽管这些因素对于PGCs形成起到了一定的促进作用,但体外诱导PGCs的生成效率并没有得到提高。因此,亟需从新的领域对PGCs的生成机制进行创新性地探究,深入了解和认识PGCs的形成过程,以期获取能够满足生产研究所需的大量PGCs细胞。  随着测序技术和生物信息分析技术的发展,长链非编码RNA(Long non-coding RNA,lncRNA)在生殖细胞分化与胚胎发育过程中的作用逐渐受到重视。研究lncRNA对PGCs发生的影响及机制,能够为提高PGCs体外生成效率提供新的研究策略。本研究基于前期单细胞高通量测序结果筛选得到鸡PGCs特异表达lncRNA-M1ANCR,利用RNA干扰技术,以家鸡为研究对象,从体内和体外两个水平探究了lncRNA-M1ANCR在PGCs发生过程中的功能和机制,为有效提高PGCs效率提供理论依据和参考。研究结果如下:  (1)lncRNA-M1ANCR的全长扩增,细胞定位与编码能力鉴定:基于前期高通量测序筛选得到PGCs特异性表达lncRNA,命名为lncRNA-M1ANCR,通过RACE实验扩增获得lncRNA-M1ANCR全长(共计1115bp),qRT-PCR验证了lncRNA在PGCs中特异性高表达(ESCs:1.021±0.231,PGCs:5.131±1.23,SSCs:1.825±0.828),与转录组测序(ESCs:1.143±0.350,PGCs:37.131±1.053,SSCs:6.825±0.923)结果一致,细胞定位监测发现lncRNA-M1ANCR定位于PGCs细胞质中(细胞核:0.773±0.051,细胞质:3.395±0.583);生物信息学预测发现lncRNA-M1ANCR的4bp-115bp为开放阅读框序列,构建原核融合表达载体发现该序列在BL菌种中不表达蛋白,表明明lncRNA-M1ANCR不存在编码小肽能力。  (2)体内外研究lncRNA-M1ANCR在PGCs形成过程中的功能:根据lncRNA-M1ANCR全长序列,设计三个shRNA靶位点,连入pGMLV-SC5干扰载体,转染DF-1细胞后通过定量检测发现3号靶位点的干扰效率(67.16%±2.0%)最高且显著高于对照组(P<0.01);同时,克隆lncRNA-M1ANCR全长,构建pcDNA-M1ANCR过表达载体;然后,将lncRNA-M1ANCR慢病毒干扰载体与过表达载体分别转染鸡ESCs,在RA诱导条件下,观察细胞分化形态的变化,结果发现,干扰lncRNA后,类PGCs形成数量(3±1/400×视野)较RA单独诱导组(10±2个/400×视野)和过表达组(12±2个/400×视野)显著减少;进一步采用qRT-PCR检测PGCs细胞特异性标记基因Cvh和C-kit的表达水平发现,干扰组的表达量(Cvh:1.029±0.062,C-kit:1.154±0.009)显著低于过表达组(Cvh:1.672±0.123,C-kit:2.232±0.029)和诱导组(Cvh:1.232±0.234,C-kit:1.561±0.017)(P<0.01),而全能性基因Nanog的表达(Nanog:1.029±0.024)则显著高于过表达组(Nanog:0.918±0.038)与诱导组(Nanog:0.984±0.033)(P<0.01);间接免疫荧光检测结果表明,干扰组Cvh的表达显著低于RA诱导组和过表达组;流式细胞检测发现,干扰组诱导4d后产生的类PGCs细胞(3.96%±0.32%)显著少于RA诱导组(9.67%±0.24%)和过表达组(12.1%±0.46%)(P<0.01);体内实验中,将干扰载体与过表达载体通过血管注射整合进入鸡胚后,检测生殖标记基因在PGCs的表达情况,发现均出现显著性下降(Cvh:2.631±0.208,C-kit:3.028±0.23)(P<0.01),同时通过石蜡切片观察PGCs细胞在生殖嵴的数量,发现干扰组PGCs的形成明显减少(15±0.57个);为进一步说明lncRNA对PGCs形成的影响,流式细胞分选仪检测干扰lncRNA后PGCs的形成被抑制(4.0%±1.1%),与体外诱导结果一致。结果表明,lncRNA-M1ANCR对鸡ESCs向PGCs的分化过程具有正向调控作用。  (3)lncRNA-M1ANCR启动子核心区域鉴定与转录因子分析:根据RACE结果预测lncRNA-M1ANCR启动子区域并构建真核表达载体p0-EGFP,转染DF-1细胞发现,克隆片段能够稳定表达绿色荧光,确定该区域具有启动子活性;分别构建启动子缺失载体pGL3-p1-783,pGL3-p2-530,pGL3-p3-269与pGL3-p3x后,转染DF-1细胞,进行双荧光素酶报告检测,结果表明,pGL3-p3-269的启动活性最高(4.39±0.35),说明在-269bp~-1bp中存在重要的调控作用元件,对启动子活性具有重要影响。进一步通过生物信息学分析获知,在启动子区域-269bp~-1bp间存在转录因子p53的结合位点,为探究p53对启动子活性是否具有调控作用,本研究构建了p53的干扰载体与过表达载体。分别转染DF-1细胞后检测缺失片段的双荧光素酶活性,发现干扰p53后核心区域的活性(1.65±0.53)显著低于正常组(4.06±0.41)和过表达组(4.55±0.66)。综上表明,转录因子p53能够调控lncRNA-M1ANCR启动子核心区域的活性,进而调控lncRNA的表达。  (4)lncRNA-M1ANCR与gga-mir-1591竞争性结合抑制机制的初步探究:lncRNA具有潜在的ceRNA特性,本研究通过生物信息学分析得到与lncRNA-M1ANCR存在潜在竞争性结合关系的miRNA(gga-mir-1591,gga-mir-3539),分别构建miRNA的模拟物与抑制物,并在RA诱导条件下体外转染鸡ESCs细胞,通过细胞形态观察发现,抑制gga-mir-1591的表达能够促进类PGCs的形成,而模拟gga-mir-1591的表达则干扰类PGCs的形成,gga-mir-3593的模拟物与抑制物对类PGCs的形成无明显作用;同时通过qRT-PCR检测lncRNA-M1ANCR,MAPK1,全能性基因以及生殖标记基因的表达,发现转染gga-mir-1591抑制物后,MAPK1与lncRNA的表达显著上调(MAPK1:12.293±2.012,lncRNA-M1ANCR:2.137±0.324),生殖标记基因的表达量(Cvh:6.731±0.921,C-kit:6.631±0.918)也显著高于其他组别;为进一步验证gga-mir-1591对鸡PGCs形成的影响,本研究通过流式分析检测发现,抑制gga-mir-1591后,类PGCs的阳性细胞率(3.13±0.22%)显著高于其他组别(P<0.01),表明miRNA gga-mir-1591对鸡ESCs向PGCs的分化过程具有调控作用,与lncRNA-M1ANCR可能存在竞争性结合抑制关系。为进一步验证gga-mir-1591与lncRNA-M1ANCR之间的关系,本研究在转染gga-mir-1591模拟物与抑制物的基础上,分别转染了lncRNA-M1ANCR的过表达载体与干扰载体,通过拯救实验来验证两者之间存在的竞争性结合抑制关系。细胞形态学观察结果发现,抑制gga-mir-1591后类PGCs的形成能够受lncRNA干扰载体的影响,导致类PGCs形成减少,反之亦然;同时通过qRT-PCR检测lncRNA-M1ANCR,MAPK1,全能性基因以及生殖标记基因的表达发现,在抑制gga-mir-1591表达同时干扰lncRNA情况下,MAPK1的表达量较抑制gga-mir-1591组显著降低(P<0.01),生殖标记基因的表达也有显著下降(P<0.05);综上表明,gga-mir-1591与lncRNA-M1ANCR存在竞争性结合关系,lncRNA-M1ANCR通过“海绵样”吸附的方式,竞争性结合靶向作用于MAPK1的miRNA gga-mir-1591,调控MAPK1的表达水平,进而调控鸡PGCs的形成。  (5)lncRNA-M1ANCR互作蛋白的筛选与鉴定:通过对lncRNA-M1ANCR的RNApull down结果分析得到,在鸡ESCs向PGCs分化过程中lncRNA-M1ANCR与ILF3蛋白存在潜在相互作用关系,为进一步验证两者之间的作用机制,本研究通过Western Blot实验确定了ILF3蛋白在鸡PGCs中存在表达,并通过RIP实验发现,ILF3与lncRNA间存在结合。为了进一步探究两者之间的互作关系,本研究对与ILF3与lncRNA相关的下游信号通路的关键节点基因进行了qRT-PCR检测,结果表明干扰lncRNA后,下游信号通路关键基因MAPK与Wnt(MAPK:10.342±1.192,Wnt:6.323±0.624)较过表达组(MAPK:14.432±1.394,Wnt:10.960±0.934)显著降低。综上表明,在鸡PGC的形成过程中,lncRNA-M1ANCR与ILF3蛋白间存在互作关系,并且lncRNA表达的变化能够影响下游信号通路关键基因的表达。
其他文献
目的:分析门诊慢性病患者合理用药情况.方法:随机抽取某院2016年1月门诊慢性病患者用药处方2250张,对不合理用药处方进行分析.结果:2250张处方中有127张处方不合理,占比为5.7
2012年11月14日,由中国教育科学研究院举办的首届“海峡两岸教育政策论坛”在北京会议中心隆重举行。本届论坛的主题是:“教育改革与发展的趋势:挑战与对策”。来自台湾14所高校
乳腺癌现在已经成为女性最常见的恶性肿瘤之一.在我国,乳腺癌更是已经占到恶性肿瘤的7%~10%,其发病率和死亡率均已超过了宫颈癌,居女性恶性肿瘤的首位.全世界每年约有上百万
产后缺乳是产后妇女常见疾病,中医治疗产后缺乳历史悠久,方法多样,疗效明确,笔者查阅大量相关文献,加深对产后缺乳的认识和理解,探索目前产后缺乳的诊疗状况及存在问题,充分
目的:分析口腔门诊预约服务方式存在的问题及对策.方法:选取于本院口腔专科接受门诊治疗的60例患者作为本次的研究对象(2015年2月至2016年1月期间),将其依据信封式随机分组为
本文在梳理当前国内外手机成瘾研究文献的基础上,对手机成瘾的概念界定、测量工具介绍、国内外研究现状进行总结,进一步分析现有研究的不足之处并对未来在这一领域的研究给予
目的:观察老年慢性肺源性心脏病病人采用优质护理服务临床效果.方法:选取我院100例老年慢性肺源性心脏病患者(收取时间在2016年1月20日至2017年1月20日之间),将其进行随机分
目的:研究功能性消化不良患者的临床观察及护理要点.方法:以2015年2月至2017年2月于我院就诊的84例功能性消化不良患者作为研究对象,将其随机分为对照组和观察组,每组各42例.
目的:探讨分析间质性肺疾病患者的生活质量和焦虑、抑郁症状.方法:选取间质性肺疾病患者中挑选100例为研究组,并选取同时期来院做常规体检的100例健康体检者纳入为对照组;比
目的:研究分析肠内营养开始时间选择对重症急性胰腺炎患者的临床治疗效果.方法:选取我院2015年3月—2016年5月接收的重症胰腺炎患者84例,进行平均分组,对照组患者给予早期肠