猪不同骨骼肌长链非编码RNA的鉴定及其功能分析

来源 :四川农业大学 | 被引量 : 12次 | 上传用户:yun3531
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猪骨骼肌是一种高度异质性的组织类型,其中背最长肌和腰大肌作为猪最具经济价值且生理代谢迥异的两种骨骼肌,一直是猪分子育种改良的研究重点。长链非编码RNA (long non-coding RNA, lncRNA),尤其是环状RNA (circular RNA, circRNA)作为继microRNA之后调控性非编码RNA的重要新成员,已成为生命科学研究的前沿热点。然而相对于人和模式动物,猪lncRNA(包括circRNA)的鉴定和功能研究相当滞后。本研究利用RNA-seq技术对猪背最长肌(LDM)和腰大肌(PMM)进行了转录组测序,并结合自行建立的生物信息学鉴定流程,对各测序文库中的mRNA、lncRNA以及circRNA进行了分选鉴定以及深度分析,主要结果如下:(1)猪LDM的肌纤维横截面积(2.82×103μm2)显著大于PMM肌纤维横截面积(1.91 × 103μm2)(P<0.05)。(2)猪LDM组织中Ⅱb型肌纤维(MyHC4,快速酵解型)的比例极显著的高于PMM组织(P<0.001),而PMM组织中I型肌纤维(MyHC7,慢速氧化型)的含量极显著高于LDM(P< 0.001)。(3)乳酸脱氢酶基因(LDHA)在LDM中的表达量极显著地高于PMM(P< 0.001),而丙酮酸脱氢酶基因(PDH1)的表达量在PMM中的表达量显著地高于LDM (P< 0.05)。PMM组织单个肌肉细胞中线粒体的拷贝数(1.13×103)显著高于LDM组织单个细胞线粒体的含量(5.03×102)(P<0.05)。(4)在6个RNA测序文库总共获得约465 M (million)读长为100 nt的双末端原始读段(raw reads),平均每个文库获得77.5士5.61的raw reads。共产生46.50 Gb (gigabases)的数据,其中约有96.30%的raw reads达到质控标准被保留下来作为高质量读段(clean reads)。(5) Cufflinks在每个文库中平均拼装出101,800条转录本,覆盖了64.11%(35,054/54,675) RefSeq数据库已注释的转录本,同时覆盖了85.86%(26,262/30,586) Ensembl数据库已注释的转录本;Scripture在每个文库中平均组装出50,886条转录本,覆盖了37.9%(20,721/54,675) RefSeq数据库中已注释的转录本,同时覆盖了67.02%(20,499/30,586) Ensembl数据库已注释的转录本。(6)在两种骨骼肌组织文库中共鉴定出40,148个可靠的mRNA转录本,包括15,106个已知的mRNA转录本和25,042个新mRNA转录本。其中共有40,060个mRNA在LDM和PMM组织中呈现出共表达模式,有58个:mRNA特异性地表达于LDM组织,30个mRNA特异性地表达于PMM组织。(7)本研究在LDM和PMM两种骨骼肌组织中分别鉴定出21,936和22,954个可变剪接;共发现有19,514个SNVs和2,131个INDELs,其中LDM中分别发现9,391个SNVs和1,023个INDELs, PMM中发现10,123 SNVs和1,108 INDELs。(8)差异表达分析表明,共有217个mRNA的表达量在LDM与PMM组织之间存在显著差异,其中73个mRNA在LDM中高表达,144个mRNA在PMM中高表达;LDM中高表达的差异mRNA主要富集在醣酵解、糖酵解/糖异生和葡萄糖分解代谢过程等生物学通路中,而PMM中高表达的差异mRNA转录本主要富集于ECM受体互作、骨骼系统发育和肌肉器官发育等生物学通路中。(9)在所有6个测序文库中总共鉴定出326个lncRNA,包括297个Intergenic lncRNA,23个 Intronic lncRNA和6个Antisense lncRNA。317 (97.24%)个lncRNA在两种骨骼肌组织中呈现出共表达模式,5(1.53%)个lncRNA特异性地表达于LDM组织,4个lncRNA (1.23%)特异性地表达于PMM组织。(10)本研究鉴定出的lncRNA与数据库己知的lincRNA具有相似的基因组特征,然而与已知的蛋白编码基因相比,lncRNA具有更少的外显子数、更短的转录本和ORF长度、更低的蛋白编码潜能。(11)在2种骨骼肌组织中共鉴定出12个差异表达的lncRNA,其中包括1个Antisense lncRNA和11个Intergenic lncRNA,表达相关功能预测发现这些差异表达的lncRNA与骨骼肌糖酵解和氧化磷酸化代谢显著相关。(12)在6个测序文库中共鉴定出56个circRNA,其中30个(57.57%)来源于未整合到染色体上的猪Scaffold序列,6个(10.71%)来源于猪13号染色体,14个(25.00%)来源于猪14号染色体,3个(5.36%)来源于猪15号染色体,2个(3.57%)来源于猪18号染色体,1个(1.79%)来源于猪x染色体,序列分析表明这些lncRNA上具有大量的miRNA作用的靶位点。
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