基于第二代测序技术的松果体转录组的昼夜节律研究

Mammalian pineal follows a 24-hour circadian rhythm of melatonin secretion in mammalian sexual maturity, respect hibernation, metabolism, and seasonal breeding and so plays an important role. Up to now, the studies of pineal gland transcriptome have showed that a large number of genes in the pineal cells with significant differences in the expression level between day and night, and these differentially expressed genes are involved in the synthesis and secretion of melatonin, and also involved in many other biological processes. . In this project, we will apply Next-generation sequencing (RNA-Seq) technique to pineal gland circadian transcriptome profiling. Besides collection adult samples during mid-day and mid-night, we will add 4 more points during a 24-hour period, and also collect samples at four of developmental ages(from Embryonic day 21 to Post-natal day 40 ). Aim to get to know circadian specific gene expression patterns. And because rat genome is not as well annotated as human and mouse, we will do some work to improve it by de novo assembly.

哺乳动物松果体遵循24小时的昼夜节律，分泌褪黑激素，在哺乳动物性成熟、冬眠、新陈代谢以及季节性繁殖等方面都扮演着重要的角色。截至目前对于松果体转录组的研究表明，大量松果体细胞内的基因存在着显著的昼夜差异性表达，而且这些差异性表达基因除了参与褪黑激素的合成分泌，还参与许多其它的生物过程。 . 本项目计划通过采用第二代测序技术（RNA-Seq），对大鼠松果体表达数据进行进一步的扩展，在之前仅针对成年大鼠昼夜两点取样的基础上，增加取样的发育阶段（胚胎到成鼠）和时间点（24小时周期内取6个点），进而分析松果体特异的基因表达调控模式。此外，针对大鼠基因组注释相对不完全的问题，基于RNA-Seq测序数据，我们将在lncRNA、转录物亚型（isoform）、3'UTR等方面对此进行补充和扩展。

哺乳动物松果体遵循24小时的昼夜节律，分泌褪黑激素，在哺乳动物性成熟、冬眠、新陈代谢以及季节性繁殖等方面都扮演着重要的角色。科学家对于松果体转录组的研究自1987年起就没有停止过。 去年三位从事生物钟昼夜节律相关研究的科学家 （Jeffrey Hall、Michael Rosbash 和Michael Young）获得诺贝尔生理医学奖足以证明该领域对于人类健康的重要意义。从Northern Plot到Microarray，对于松果体转录组的研究表明，大量松果体细胞内的基因存在着显著的昼夜差异性表达，而且这些差异性表达基因除了参与褪黑激素的合成分泌，还参与许多其它的生物过程。.本项目结合最新的测序技术和生物信息学方法，旨在探寻更多有意义的生命信息，我们的主要研究内容分为以下三部分：.1．.通过采用第二代测序技术（RNA-Seq），对大鼠松果体表达数据进行进一步的扩展，在之前仅针对成年大鼠昼夜两点取样的基础上，增加取样的发育阶段（胚胎到成鼠）和时间点（24小时周期内取6个点），进而分析松果体特异的基因表达调控模式。.2．.此外，基于RNA-Seq测序数据，我们对大鼠基因组进行了重新拼接，探测选择性剪切位点，并且获得大量3'UTR扩展。在这些新扩展3’UTR上，我们计算预测得到上千个进化保守的microRNA绑定位点，进而扩展了哺乳动物转录后调控网络，特别是其在昼夜节律调节相关的特异影响。.3．.此外，我们联合NIH、复旦大学、康奈尔大学的一些相关领域的同行，整合了6个物种（人类、大鼠、小鼠、斑马鱼、鸡以及恒河猴）昼夜节律相关的多物种转录组数据，构建了一个The SNE Transcriptome Profiling数据库，并以此数据库为基础，构建了一个集数据检索、可视化、数据集下载为一体的服务型网站，旨在为相关领域的生物学家提供一个简单明了的数据查询平台，目前网站在合作范围内半公测中。