兰州大尾羊尾脂特异性沉积相关关键lncRNAs的鉴定及调控机制研究

Long noncoding RNAs (lncRNAs) could regulate gene expression from several levels which include transcriptional, post-transcriptional or epigenetic modification level. Lanzhou fat tailed sheep, mainly depositing fatty in tail, is a typical animal model of fatty specificity deposit. This project aimed to screen key lncRNAs which regulate the fatty specificity deposits in the tail of Lanzhou fat tailed sheep by using high-throughput transcriptome sequencing (RNA-seq) to detect differential expression of lncRNAs and mRNA in different developmental phases (fetal lamb, lamb, yong sheep and adult sheep) and different anatomical parts (intramuscular, abdominal skin, perinephric and tail) of adipose tissue. Moreover, we will search the target sequences and target proteins of key lncRNAs by analyzing the result of RNA-seq and bioinformatic predicting, as well as constructing the time-space expression profile of key lncRNA-miRNA-target process and the pathway of fatty specificity deposit in tail. Those results will provide a new idea for regulating fatty deposit and improving sheep meet quality, which will lay a theoretical foundation for interposing fatty deposit in human specific parts and the therapy of human obesity.

lncRNAs从转录水平、转录后水平以及表观遗传学修饰等多层面调控基因表达。兰州大尾羊主要以尾脂的方式沉积脂肪，是典型的脂肪特异性沉积模式动物。本项目以兰州大尾羊为研究对象，利用高通量测序检测不同发育阶段（胎羊、羔羊、青年羊和成年羊）和不同解剖学部位（肌内、腹部皮下、肾周和尾部）脂肪组织中lncRNAs和mRNA表达情况，筛选差异表达lncRNAs，进一步从中筛选可能是调控兰州大尾羊脂肪尾部特异性沉积的关键lncRNAs。通过测序结果和生物信息学预测寻找关键lncRNAs作用的靶序列和靶蛋白，构建关键microRNA-lncRNA-mRNA时空特异表达谱，利用过表达、干扰、RIP和ChIRP等技术验证关键lncRNAs的功能，探讨lncRNAs对兰州大尾羊尾脂特异性沉积的调控作用及其机理，为科学调控体脂沉积，提高羊肉品质提供新的思路，也可为干预脂肪在人体特定部位沉积和肥胖症的治疗提供依据。

本研究对兰州大尾羊（n=3）、小尾寒羊（n=3）和藏羊（n=3）三个品种的9个个体进行链特异性转录组测序，通过生物信息学的方法，筛选出在不同尾脂类型的品种中差异表达的mRNA和lncRNA，通过富集分析以及网络构建，得到了若干与尾脂发育相关的mRNA和lncRNA。在三个品种的尾脂中，共检测到24,940个有表达的已知基因，其中兰州大尾羊尾脂中检测到23,596个，小尾寒羊尾脂中检测到22,228个，藏羊尾脂中检测到22,795个。通过两两比较，从三个比较组中共筛选到407个差异表达的基因。通过对尾脂差异表达基因的功能富集和参与的信号通路富集，发现一些差异基因富集到脂肪酸延伸或脂肪酸代谢等与脂肪沉积相关的功能或通路上。通过对三个不同尾脂类型的绵羊品种的链特异性转录组测序，共组装得到9,082个lncRNAs，其中兰州大尾羊尾脂中检测到8,929个，小尾寒羊尾脂中检测到8,776个，藏羊尾脂中检测到8,901个。通过两两比较，从三个比较组中共筛选到68个差异表达的lncRNAs。利用筛选得到的尾脂差异表达mRNA和lncRNA进行共表达分析，得到了493对显著相关的共表达对，其中大部分为正相关（475对），少部分为负相关（18对）。利用筛选得到的mRNA-lncRNA对进行共表达网络的构建，发现个别lncRNA与超过50个mRNA产生相互作用，例如与TCONS_00372767、TCONS_00171926和TCONS_00054953存在共表达的mRNA各有67个，与TCONS_00373007存在共表达的mRNA有65个，表明这些lncRNAs属于核心lncRNAs，对尾脂沉积有重要的调控作用。课题执行期间在国内外重要学术期刊发表论文24篇，其中SCI文章11篇，中文12篇，会议论文1篇，获大会报告奖1项，培养博硕士研究生8名，课题研究按照计划执行，圆满完成预期目标。