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基于转录组学分析受外源褪黑素诱导调控羊绒生长的mRNA和lncRNA的可变剪接
1
作者 贾纯琰 孙燕勇 +2 位作者 包永红 张文广 杜晨光 《中国畜牧兽医》 北大核心 2025年第7期3165-3177,共13页
【目的】分析转录后水平绒山羊皮肤中被外源褪黑素诱导参与调控绒生长发生可变剪接(alternative splicing, AS)的mRNA和长链非编码RNA(long non-coding RNA,lncRNA),为探究AS调节对褪黑素促山羊绒生长的影响提供参考。【方法】选取6只... 【目的】分析转录后水平绒山羊皮肤中被外源褪黑素诱导参与调控绒生长发生可变剪接(alternative splicing, AS)的mRNA和长链非编码RNA(long non-coding RNA,lncRNA),为探究AS调节对褪黑素促山羊绒生长的影响提供参考。【方法】选取6只罕山白绒山羊,随机分为2组:对照组和埋植组,每组3个重复。以自然年为试验周期,每月采集皮肤样本进行转录组测序,使用Bowtie、TopHat、Cufflinks、Cuffmerge、Cuffdiff、Cuffcompare、CPAT和CPC软件分析差异表达mRNA(differentially expressed mRNA,DE-mRNA)和差异表达lncRNA (differentially expressed lncRNA,DE-lncRNA),使用rMATS软件识别绒山羊皮肤转录组mRNA和lncRNA差异可变剪接事件(differential alternative splicing events, DASE)。【结果】筛选到1~12月组间DE-mRNA(FDR≤0.05)数目分别为23、93、43、652、1 178、194、353、357、435、36、55和52个,DE-lncRNA(FDR≤0.05)数目分别为15、20、10、40、191、50、63、33、79、7、9和5个。mRNA和lncRNA发生组间DASE共715和569个;外显子跳跃(skipping exon, SE)和互斥外显子(mutually exclusive exons, MXE)为mRNA最主要的AS方式,SE、内含子保留(retained intron, RI)和3′-可变剪接位点(alternative 3′-splice site, A3SS)为lncRNA最主要的AS方式。染色体上mRNA的DASE数目排名前三为Chr1、Chr5和Chr10/Chr11(并列),lncRNA的DASE数目排名前三为Chr1、Chr19和Chr10。绒山羊皮肤中许多mRNA和lncRNA存在2个或多个剪接异构体,确定了443个DAS-mRNA和271个DAS-lncRNA,DAS-mRNA数目排名前三为10、6和5月,DAS-lncRNA数目排名前三为5、4和8月。DE-mRNA和DE-lncRNA中分别有67和7个发生了DASE。在外源褪黑素诱导下,绒山羊皮肤中发生AS的mRNA和lncRNA与皮尔逊相关系数(Pearson’s correlation coefficient, PCC)排名前十(PCC>0.800)的334个DE-mRNA和8个DE-lncRNA组成AS调控网络。【结论】绒山羊皮肤中存在丰富的ASE,除SE外,mRNA偏爱MXE,而lncRNA偏爱RI的AS方式;与mRNA相比,lncRNA的DASE在染色体上的分布具有特异性。受外源褪黑素诱导,山羊绒生长旺盛期和生长前期是mRNA发生AS的主要时期,而山羊绒生长前期和生长期是lncRNA发生AS的主要时期。试验构建了发生AS的DE-mRNA和DE-lncRNA在绒山羊皮肤转录组的潜在互作网络,DE-mRNA和DE-lncRNA在转录后水平通过AS方式参与调控山羊绒生长,为进一步研究AS调节对褪黑素促进山羊绒生长的影响提供参考。 展开更多
关键词 绒山羊 皮肤 褪黑素 转录组测序 长链非编码RNA 可变剪接
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调控山羊绒生长mRNA和lncRNA基因簇及关键信号通路的生物信息学分析 被引量：2
2
作者 贾纯琰 孙燕勇 +1 位作者 包永红 张文广 《中国畜牧兽医》 CAS CSCD 北大核心 2023年第11期4311-4324,共14页
【目的】分析绒山羊皮肤中受外源褪黑素诱导的调控山羊绒生长mRNA和lncRNA基因簇及关键信号通路,为从基因簇角度解析外源褪黑素促山羊绒生长的分子机制提供参考。【方法】选取6只罕山白绒山羊,随机分为对照组和埋植组(褪黑素处理),每组... 【目的】分析绒山羊皮肤中受外源褪黑素诱导的调控山羊绒生长mRNA和lncRNA基因簇及关键信号通路,为从基因簇角度解析外源褪黑素促山羊绒生长的分子机制提供参考。【方法】选取6只罕山白绒山羊,随机分为对照组和埋植组(褪黑素处理),每组3个重复。以自然年为试验周期,每月采集皮肤样本进行RNA测序,使用Bowtie、TopHat、Cufflinks、Cuffmerge、Cuffdiff、Cuffcompare、CPAT和CPC软件分析差异表达mRNA(differentially expressed mRNA,DE-mRNA)和差异表达lncRNA(differentially expressed lncRNA,DE-lncRNA),利用Mfuzz程序包挖掘调控山羊绒生长的基因簇,利用GSVA和GGally程序包分析调控山羊绒生长的信号通路。【结果】筛选得到组间DE-mRNAs 2024个和DE-lncRNAs 329个,获得对照组和褪黑素处理组各8组不同动力学模式的基因簇。对照组基因簇通过Hippo信号通路、对白细胞介素-1的应答、角蛋白纤维、中间纤维、黑色素生成、细胞周期、FoxO信号通路、Wnt信号通路、Hh信号通路和p53信号通路等参与调控山羊绒生长;褪黑素处理组基因簇通过中间纤维、PI3K-Akt信号通路、聚合细胞骨架纤维、TGF-beta信号通路、生长因子活性、Wnt信号通路、Hippo信号通路、ECM与受体相互作用、p53信号通路和间隙连接等参与调控山羊绒生长。DE-mRNA和DE-lncRNA的相关性研究结果显示,外源褪黑素诱导下55个mRNAs和10个lncRNAs协调互作(PCC>0.960),调控山羊绒生长的共表达网络关系。基因集变异分析(gene set variation analysis,GSVA)可视化了FoxO、p53、PI3K-Akt、Wnt、Hh、Hippo和TGF-beta信号通路在绒山羊皮肤次级毛囊发育不同时期调控山羊绒生长的动态矩阵。外源褪黑素诱导下p53信号通路与FoxO信号通路呈极显著正相关(r=0.843,P<0.01);Hh信号通路与Hippo(r=0.836,P<0.01)、TGF-beta(r=0.868,P<0.01)、Wnt(r=0.790,P<0.01)、PI3K-Akt(r=0.630,P<0.05)等信号通路均呈极显著或显著正相关;Hippo信号通路与Wnt(r=0.846,P<0.01)、TGF-beta(r=0.806,P<0.05)信号通路均呈极显著或显著正相关;Wnt信号通路与TGF-beta信号通路呈极显著正相关(r=0.866,P<0.01)。【结论】本研究在组学水平从基因簇角度揭示了外源褪黑素诱导下绒山羊皮肤中调控山羊绒生长的55个mRNAs和10个lncRNAs的共表达调控关系,确定了调控山羊绒生长的FoxO、p53、PI3K-Akt、Wnt、Hh、Hippo和TGF-beta共7条关键信号通路,为进一步研究外源褪黑素促山羊绒生长的机制提供参考。 展开更多
关键词 绒山羊 皮肤 褪黑素 RNA测序 基因簇 信号通路
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