论文部分内容阅读
N~6-甲基腺苷(N~6-methyladenosine,m6A)是高等真核生物中多聚腺苷酸mRNAs和长链非编码RNAs最常见的内在修饰形式,转录后调控基因的表达水平。近年来,利用免疫沉淀结合高通量测序技术(MeRIP-seq)已成功构建出人、小鼠等少数物种全转录组m6A甲基化修饰图谱,揭示出潜在的生物学调控功能,但目前尚未见猪RNAm6A甲基化修饰图谱的报道。研究发现,RNAm6A甲基化修饰在机体组织间和群体间存在共性和差异性调控功能,然而肌肉和脂肪组织间以及不同猪品种间是否存在这一共性和差异性的调控方式目前未见报道。为此,本实验采集不同遗传背景猪品种(野猪、荣昌猪、长白猪)的肌肉和脂肪组织,借助MeRIP-seq等实验技术,首次构建猪全转录组m6A甲基化修饰图谱,并深度揭示RNAm6A甲基化修饰在肌肉和脂肪组织间以及不同猪种间的共性和差异性的调控功能,获得如下研究结果:1.猪肌肉和脂肪组织中分别存在5872和2826个m6A甲基化修饰位点、关联4544和2137个表达基因,平均每个转录本含有约0.562(肌肉)和0.254(脂肪)个m6A修饰位点。m6A修饰位点主要分布于基因CDS区、终止密码子和3’UTR区域。猪RNAm6A甲基化修饰区域存在经典保守序列RRACH。2.在肌肉和脂肪组织转录组中筛选出1957个共性m6A甲基化修饰位点、关联1615个表达基因。这些共性修饰基因主要富集于细胞核转录因子中,调控核基因的转录水平。3.从肌肉和脂肪组织中鉴定出3034和562个组织特异性甲基化修饰基因(TSMGs),肌肉组织中的TSMGs主要富集于能量依赖性信号通路,而脂肪组织中的TSMGs主要富集于脂肪酸代谢通路。从肌肉和脂肪组织中鉴定出319个组织动态性甲基化基因(TDMGs),其中部分TDMGs主要富集于免疫与疾病相关信号通路。不同基因区间的差异甲基化基因主要富集于代谢过程和蛋白质结合等信号通路。肌肉和脂肪组织中m6A甲基化修饰水平与基因表达水平存在关联性,提示不同组织中m6A甲基化修饰水平可能与其基因表达激活相关。功能验证实验发现,高度富集于脂肪组织中的差异甲基化基因GPIHBP1的mRNA水平高表达于脂肪组织中,4个单核苷酸多态位点(SNPs)与脂肪性状显著相关。上述结果表明,m6A甲基化修饰在组织间存在差异性的调控模式。4.从野猪、长白猪、荣昌猪中检测出约6500～7500个m6A甲基化修饰位点、关联5500～6000个表达基因。其中,野猪m6A甲基化修饰水平最高,而荣昌猪m6A修饰水平最低,提示m6A甲基化修饰水平可能受品种的生存环境和遗传背景差异的影响。在野猪和长白猪间,获得2846个品种特异性甲基化基因(BSMGs)和171个动态性甲基化差异基因(BDMGs);在野猪和荣昌猪两个品种间,获得3186个BSMGs和240个BDMGs;在荣昌猪和长白猪间,获得2285个BSMGs和89个BDMGs。功能富集分析发现:品种间差异甲基化基因与品种所需的特有转录本功能紧密相关,如长白猪中m6A差异甲基化修饰的转录本,主要参与有助于肌肉生长发育和适应瘦肉型长白猪种育种相关的生物学通路,而荣昌猪中的部分差异甲基化转录因子则参与心血管系统的发育。以上研究结果提示,m6A甲基化修饰在品种间存在差异性的调控模式。综上所述,本研究借助MeRIP-seq等实验技术,首次构建出猪全转录组m6A甲基化修饰图谱,揭示出RNAm6A甲基化修饰在肌肉和脂肪组织间及不同品种间的潜在转录调控功能及差异甲基化调控模式。研究结果为深度揭示RNAm6A甲基化修饰在肌肉发育和脂肪沉积中的潜在生物学功能奠定了坚实基础。