阿拉善双峰驼驼峰脂肪沉积关键基因lncRNA和miRNA调控机制研究

Different species have specific law of fat deposition. Alxa Bactrian camel stores the fat in hump forming a unique pattern of fat deposition. In our previous study, the genes related energy, glucose and fat metabolism are under the evolutionary selection in the Bactrian camel genome, but the key genes and regulatory mechanisms of hump fat deposition are unclear. The project intends to sequence transcriptome and small RNA of the deposited hump fat during different fatting process of Bactrian camel. The candidate mRNA, lncRNA and miRNA potentially correlated with preadipocyte differentiation and lipid metabolism would be selected using target prediction and function analysis. The lncRNA silencer, miRNA mimics and miRNA inhibitor would be used to investigate the effects of lncRNA and miRNA on adipogenesis and differentiation marker genes expression levels of preadipocyte. Meanwhile, the dual luciferase reporter gene assay and other techniques would be adopted to validate the predicted targets. The visualized transcriptionally regulatory networks would be constructed. This study focus on resolve the molecular mechanisms of hump fat deposition. This study is important for illustrating the regulatory mechanisms of local fat deposition of animal, and provides the theoretical guidance for the exploitation of genetic resources for Alxa Bactrian camel, the genetic improvement of livestock’s and poultry’s meat.

不同物种存在各自特有的脂肪局部沉积规律。阿拉善双峰驼将脂肪贮存在驼峰中，形成了其特有的脂肪沉积模式。我们前期研究发现，双峰驼基因组中与能量、葡萄糖、脂肪代谢相关的基因受到进化选择，但目前国内外关于驼峰脂肪沉积关键基因的调控机制研究尚未见报道。本项目拟对阿拉善双峰驼不同育肥时期的驼峰脂肪进行全转录组和小RNA测序，筛选出参与脂肪细胞分化、脂肪代谢的候选lncRNA和miRNA。采用lncRNA silencer、miRNA mimics和inhibitor研究候选lncRNA和miRNA对驼峰前脂肪细胞的脂肪形成和分化标记基因表达水平的影响，通过双荧光素酶报告基因检测系统等技术证实预测的靶基因，并绘制驼峰脂肪沉积的可视化转录调控网络，解析驼峰脂肪沉积的分子调节机制。这对阐明动物脂肪局部沉积的调控机制具有重要意义，同时为阿拉善双峰驼种质资源开发、畜禽肉质改良提供理论指导。

不同物种存在各自特有的“脂肪局部沉积”效应和调控机制。脂肪细胞的分化是一个高度有序、错综复杂的转录表达调控过程，但是对于其相关基因和调控位点搜寻仍然具有很大的挑战性。阿拉善双峰驼驼峰脂肪与其他动物相比存在明显不同，具有非常重要的研究、开发和应用价值。对于具有特殊脂肪沉积模式的骆驼来说，其脂肪局部沉积的调控机制尚未完全解析。本项目选用阿拉善双峰驼为研究对象，采集3峰健康阿拉善双峰驼的驼峰脂肪、肠系膜脂肪、皮下脂肪、肌间脂肪、肾周脂肪，开展骆驼脂肪组织的RNA-seq测序和Small RNA测序。采用生物信息学方法研究不同部位脂肪组织的脂肪沉积RNA的转录信息。研究发现，驼峰脂肪与肌间脂肪、肾周脂肪、皮下脂肪、肠系膜脂肪组织中表达的mRNA和lncRNA及Small RNA之间存在较大的差异性，揭示了骆驼五种不同部位脂肪组织的遗传差异性。筛选出63个与脂肪代谢相关的驼峰脂肪组织特异性高表达基因，说明了骆驼驼峰脂肪组织比其他脂肪组织具有更强脂肪储存和代谢能力的遗传基础。利用K-mean算法和马尔科夫聚类算法（MCL）解析了驼峰脂肪组织特异性高表达基因的蛋白质互作网络，鉴定出PPARG、AR、NCOA2、PCK1、ACSL1、GPAM、AGPAT9、DGAT2、PNPLA2、ABHD5、CREBBP共计11个关键基因。并建立了阿拉善双峰驼前脂肪细胞诱导成脂模型。本项目探索驼峰脂肪沉积中的潜在调控作用机制，为阿拉善双峰驼种质资源的开发、畜禽肉质的遗传改良和人类肥胖、高血脂等健康问题提供理论依据。