猪乳外核体中miRNA的鉴定及不同泌乳期的时序表达谱研究

Breast milk, the primary source of nutrition for newborns, plays important roles in infant's growth and is crucial for the development of the post-natal immune system. It is of great interst to decipher the molecular mechanism of breast milk quality which is benefical for immune diseases researches. In this project, we present the lactation-related miRNA and mRNA expression profiles in porcine milk exosomes across six lactigenous stages (0, 3, 7, 14, 21 and 28 days after birth) using deep sequencing and microarray approaches. We anticipate to highlight the important miRNAs and mRNAs extremely related to immune system development according to miRNA-mRNA associated analysis as well as phenotypes. We also seek to measure the stability of miRNAs in breast milk across various harsh conditions and the expression patterns of the immune-related miRNAs between the colostrum- and only mature milk- feeding piglets using a qRT-PCR method, eventually predicting the key biomarkers for porcine breast milk quality at a molecular level. This study will open up a new vision for porcine milk quality research and provides some basic data for pig disease-resistant breeding.

母乳是婴儿最重要的食物来源，对婴儿的健康发育特别是后天免疫的形成有着至关重要的作用，研究乳质量形成的分子基础已成为当今生物科学领域研究的热点之一。本项目针对目前该方面研究方法和策略上的不足，拟采用深度测序技术和基因芯片技术分别对不同泌乳阶段的猪乳外核体中包被的miRNA和mRNA进行鉴定和差异表达分析，构建其miRNA和mRNA表达谱。采用"miRNA-mRNA表达谱联合分析"这一前沿策略，结合表型性状筛选对机体免疫系统发育具有重要调控作用的miRNA和mRNA，预测它们间的靶标关系；并采用qRT-PCR技术检测猪乳外核体中miRNA体外稳定性及其在初乳和仅常乳喂养的仔猪体内的差异表达，进而推测这些基因在婴儿免疫系统发育过程中的作用，以期从基因表达调控整体特征系统深入的阐明乳质量形成的分子基础。本研究不仅可为乳的研究提供新的思路，而且可为猪的抗病育种研究提供可靠的基础数据。

母乳是婴儿最重要的食物来源，其含有许多重要的免疫相关物质，如免疫球蛋白和乳铁蛋白等，对婴儿的健康发育特别是后天免疫的形成有着至关重要的作用，研究乳质量形成的分子基础已成为当今生物学科领域研究的热点之一，外核体（Exosome）是一类直径约30~100 nm广泛存在各种体液中的小囊泡体，可以保护其中包被的miRNA，mRNA 和蛋白质，还能参与细胞之间信息的传递和物质的交换。本研究采用第二代高通量测序技术对梅山猪不同泌乳阶段（0d、3d、7d、14d、21d和28d）母乳外核体中miRNA进行检测，共鉴定到440个miRNA，其中287个为已知miRNA，153个为新发现miRNA，筛选到132个与免疫密切相关的miRNA。采用高通量的基因芯片技术检测了梅山猪不同泌乳阶段母乳外核体的基因表达谱变化，筛选与机体免疫调控密切相关的功能基因52个，通过比较分析miRNA靶基因预测结果和mRNA表达谱芯片鉴定结果，确定了具有潜在研究价值的miRNA-靶mRNA。通过对梅山猪母乳外核体中miRNA在体外不同状态下的稳定性研究，揭示母乳中外核体可以有效保护其包被的miRNA；通过对免疫相关的15个miRNA和12个mRNA在初乳和仅常乳饲喂的梅山仔猪活体模型体内的差异表达研究，揭示初乳喂养的仔猪体内免疫相关的miRNA和mRNA表达量高于仅常乳饲喂的仔猪，阐明了初乳和常乳在促进机体免疫系统发育方面存在明显差异的分子机制。本项目的研究成果从转录过程中和转录后两个角度全面深入的阐明猪乳质量形成的分子机理，不仅可为乳的研究提供新的思路，而且可为猪的抗病育种提供可靠的基础数据，同时也为深入研究母乳在婴儿免疫系统发育过程中的基本功能提供基础数据。