基于转录组与蛋白组分析贵州黑山羊睾丸细胞外基质相关基因的研究

来源 :甘肃农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:linxl151
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
睾丸发育受基因和蛋白表达调控,具有动态性和阶段特异性的特点。睾丸细胞外基质参与精子发生,睾丸发育,血睾屏障和睾丸索的构成等多种生物学活动。因此,研究鉴定不同生长发育阶段山羊睾丸细胞外基质相关基因的表达调控对其生殖生物学研究具有重要意义,然而目前关于山羊睾丸细胞外基质的分子生物学认识还非常少。本研究以羔羊期(3月龄),青年羊(6月龄)和性成熟后(12月龄)三个阶段贵州黑山羊睾丸组织为研究对象,整合应用转录组和蛋白组技术探究mRNA、LncRNA、miRNA、CircRNA和蛋白质在不同生长发育阶段山羊睾丸组织中的基因和蛋白表达情况,为山羊睾丸细胞外基质形成的调控机制提供理论依据。主要研究结果如下:1.贵州黑山羊3月龄阶段睾丸组织中生殖细胞还没有分化,管腔也还没有呈现,生精小管还属于精索状态。6月龄阶段生精小管的管腔已初步形成,生精上皮内有许多已分化的生殖细胞,包括次级精母细胞和拉长的精子细胞,但在附睾头组织中还没有精子的储存。12月龄阶段生精小管管腔和生殖上皮已经形成,生精小管中已经有大量的生殖细胞,包括精子细胞。并且在12月龄的山羊附睾头组织中已经有大量的精子储存。提示山羊6月龄之前是睾丸细胞外基质形成的关键时期,而12月龄的贵州黑山羊睾丸细胞外基质已经形成,并且已经达到了性成熟阶段。2.在3 VS 6、6 VS 12和3 VS 12月龄之间分别有161个(105个上调,56个下调),12个(9个上调,3个下调)和665个(512个上调,153个下调)差异表达mRNA;而差异表达LncRNA分别为23个(5个上调,18下降)、8个(5个上调,3个下调)和135个(33个上调,102个下调)。显著富集的GO terms中差异表达基因的蛋白互作网络分析表明MMP2为细胞外基质相关生物学事件的核心基因。LncRNA TCONS-0002139、TCONS-00093342与MMP2、COL4A4共表达。LncRNA TCONS00093342与IGFBP6共表达;LncRNA TCONS-0002139也与COL4A1共同表达。IGF2、IGFBP6和MMP2在3月龄时表达量最高,然后随着月龄的增加而逐渐降低。3.在3 VS 6、6 VS 12和3 VS 12月龄之间差异表达miRNA分别为112个(49个上调,63个下调)、37个(18个上调,19个下调)和154个(83个上调,71个下调)。与细胞外基质相关的GO term分析显示在3 VS 6和6 VS 12月龄的睾丸组织中都是生物学过程(BP)所占比例最高(分别为70.97%和85.71%),分子功能(MF)所占比例最低(分别为9.68%和0.00%)。基于LncRNA-miRNA-mRNA联合分析可知,ACTG2与miR-15b-5p和miR-16a-5p有靶向调控关系,而GRK1与miR-241-5p有靶向调控关系。推测miR-241-5p、miR-15b-5p和miR-16a-5p分别通过调控ACTG2和GRK1在山羊睾丸组织的细胞外基质形成过程中起调控作用。4.在3 VS 6、6 VS 12和3 VS 12月龄之间差异表达CircRNA分别为199个(93个上调,106个下调)、145个(50个上调,95个下调)和269个(134个上调,135个下调)。3 VS 6月龄差异表达CircRNA来源基因的蛋白互作网络分析表明CHD7和HIPK3是细胞外基质相关生物学事件核心基因。GO分析表明2个与细胞外基质相关的GO term对应的基因是层粘连蛋白亚基3(LAMA3)基因。CircRNA-miRNA-mRNA整合分析表明ACTG2与chi-miR-16a-5p和chi-miR-15b-5p均共表达而chxcirc-0004920又与chi-miR-15b-5p共表达,推测chxcirc-0004920与chi-miR-15b-5p与ACTG2之间存在靶向调控关系,并在睾丸细胞外基质中发挥调控作用。5.在3 VS 12月龄之间差异表达的蛋白数为809个,其中上调386个(47.71%),下调423个(52.29%)。GO分析表明有两个GO term与细胞外基质直接相关,分别是细胞外基质(GO:0031012)和蛋白质细胞外基质(GO:0005578)。对应的差异表达蛋白是SPARC,GPC1和SPOCK2。KEGG富集分析到与细胞外基质相关的Pathway分别是粘着小带(Adherens junction)和粘着斑(Focal adhesion)。本研究中富集到与粘着斑相关的差异蛋白包括LAMA3,DOCK1,PTK2和ITGA9。通过分别对差异表达上调和下调蛋白的PPI互作网络分析表明,差异表达上调蛋白多与精子发生相关,而差异表达下调蛋白多与细胞外基质相关。6.转录组和蛋白组整合分析发现有56个基因(4个上调,52个下调)在mRNA和蛋白层面的表达趋势一致。PPI互作网络分析表明其中ITGA6,HSPG2,SPARC,VWA1和LEPREL1在睾丸细胞外基质形成中具有重要的调控作用。ENS在mRNA和蛋白层面的表达趋势相反,该基因可能受LncRNA TCONS00111208,TCONS00107391和TCONS00107411的靶向调控,并且PPI互作网络分析发现NES与细胞外基质相关的TIGA6和SPARC共表达。chxcirc0011820和chxcirc0015823可能分别通过靶向P3H2和DNAH3来调控细胞外基质的形成。仅mRNA差异表达的基因多与细胞外基质相关,而仅蛋白差异表达的基因多与精子发生相关。综上所述,本研究获得了山羊睾丸组织在三个不同生理阶段mRNA、LncRNA、miRNA、CircRNAs和蛋白质的表达谱。初步探索了差异表达基因和蛋白在山羊睾丸细胞外基质形成过中的表达调控.进而发现了一些与山羊睾丸细胞外基质形成相关具有靶向调控关系的mRNA、LncRNA、miRNA和CircRNAs。并且这些基因中的大多数表达可能受到miRNAs和/或CircRNAs的调控,以响应睾丸组织中细胞外基质形成过程。这些发现进一步丰富了对山羊睾丸组织的认识,特别是睾丸细胞外基质相关的表达调控。将为进一步探索研究山羊及其他哺乳动物睾丸组织提供理论基础和新的见解。
其他文献
氮氧化物(NOx)是主要的空气污染物之一,与酸雨、光化学烟雾、细颗粒物及许多城市空气污染指数有关,氮氧化物对大气的污染已经成为日益关注的问题。相对于选择性催化还原法(SCR)、选择性非催化还原(SNCR)、生物法和络合吸收-生物还原法(CABR),氢基质膜生物膜反应器(hydrogen-based membrane biofilm reactor)反硝化脱氮具有清洁环保、无二次污染等优点被广泛关注
学位
镉既可以通过破坏叶绿体结构影响光能吸收对植物生长发育产生负面影响,又能提高活性氧(ROS)活性,导致脂质过氧化,破坏蛋白质的结构和功能,同时还影响编码金属转录因子的基因的表达。娃娃菜(Brassica pekinensis L.)属于小型大白菜,是重要的结球类蔬菜之一。当遭受镉胁迫时,其产量和品质均显著下降,其地上叶球容易产生较强的镉富集现象。因此,探究有效降低娃娃菜叶片中镉含量是保障蔬菜安全的重
学位
氧化锌(ZnO)作为一种常见的n型金属氧化物半导体材料,在气体传感领域有着广泛的应用。纯相ZnO存在工作温度高、选择性差等缺点,因此对ZnO气敏材料进行修饰改性,来提升或扩展ZnO的气敏性能,具有重要的研究意义。通过掺杂复合、形貌调控等手段引入更多缺陷和活性位点,可有效提升ZnO的气敏性能。本论文以传统ZnO材料为基础,成功制备出氮掺杂碳@ZnO纳米复合材料,通过原位复合氮掺杂碳、形貌调控、光辐照
学位
基于激光二极管(LD)的汽车前照激光大灯具有方向性强、光功率密度大等优点,不仅能增加投射距离,提高安全性,同时体积更小、结构更紧凑,有望成为新一代汽车照明光源,具有重要的科学和应用价值。荧光转换材料是汽车前照激光大灯的关键核心材料,其性能优劣直接决定了大灯的光转换效率和光色品质。为了克服现有有机树脂封装材料热导率低、耐热性差、易老化发黄和碳化发黑等问题,本文选用全无机的碲酸盐荧光玻璃(薄膜)作为荧
学位
金属机械加工业的迅速发展,及其衍生行业的不断增加,使得切削液的使用量不断增加,这也产生了大量难以处理的切削液废水,并对自然环境水体以及人体健康造成危害。研究采用混凝预联用氧化锌(ZnO)催化超声处理切削液废水,高铁酸盐具有氧化性以及絮凝性,能够进一步加强混凝效果;半导体材料在实际废水处理中,由于光的穿透性较差,难以取得预期效果,因此选用穿透性强的/超声代替光激发纳米ZnO产生电子跃迁进行降解研究。
学位
淡水资源匮乏是21世纪最为严峻的全球性挑战之一。基于太阳能界面蒸发的海水淡化为解决水资源匮乏的问题提供了新的思路。研发成本可接受、绿色可持续以及可规模化制备的蒸发材料是太阳能界面蒸发技术实现商业应用的前提。本文基于向日葵秸秆独特的结构和化学组成特征,分别将其整体结构(包括表皮和髓芯)以及髓芯(无人工造孔与人工造孔两种)作为基材,以表面涂覆碳纳米管作为光热转换层,制备了三种高效太阳能界面蒸发材料,并
学位
我省马铃薯生产中普遍存在偏施化肥和过量施肥等不合理现象,导致土壤养分不平衡,土壤结构变差和生物多样性降低等一系列问题。为此,本研究依托始于2015年在定西市安定区的定位试验,运用传统的土壤分析方法,结合高通量测序等分子生物学研究手段,研究了不同施肥模式对马铃薯土壤原生动物和细菌群落结构的影响,旨在探明马铃薯土壤原生动物和细菌群落结构对不同施肥模式的响应及其机制,进而为合理施肥、保持与提高土壤生物活
学位
子宫内膜炎(Endometritis)是奶牛围产期常见疾病,是导致奶牛不孕症的主要病因,子宫内膜炎的泛滥严重抑制了奶牛养殖业发展。奶牛子宫内膜炎常见的病因之一就是致病菌感染且多为混合菌感染。主要病原菌的现场即时快速检测,对奶牛子宫内膜炎早期防控与治疗具有重要意义。目前,针对致病菌感染的临床治疗,仍以抗生素和激素疗法为主,存在副作用强和抗生素耐药性等问题,导致牛奶中药物残留对人体产生影响。因此亟需开
学位
双峰驼(Camelus Bactrianus)是荒漠和半荒漠地区特有的一种畜种,其耐高温、耐高寒、耐盐碱、繁殖周期长,是具有特殊生殖生理结构的“多用途家畜”。在医疗、保健、免疫学等领域也有重要作用,野生双峰驼(Camelus Bactrianus Ferus)更是第八大濒危物种。所以,对双峰驼遗传性状的研究和种质资源的保护迫在眉睫。低分化状态的干细胞(Stem Cells)在这方面具有巨大的优势,
学位
黄土高原是典型的半干旱雨养农业区,干旱少雨以及养分与降雨的不协调性常常限制着作物的籽粒产量。全膜双垄沟播技术的广泛应用使得玉米成为了该区新的主导作物,优化氮肥施用以满足该地区玉米生长需要的养分是实现可持续增产的重要途径。为阐明氮肥运筹调控玉米(Zea mays L.)籽粒发育的生理和分子机制,本研究依托2012年设置的玉米氮肥长期定位试验,该定位试验共有四个施氮量(N0:0 kg N hm-2,N
学位