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lncrna和mirna在奶牛乳品质调控中的作用

lncRNA和miRNA在奶牛乳品质调控中的作用

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作者：王学辉东北农业大学

学位级别：硕士

非编码rna在器官发育、组织细胞中的作用和功能越来越受到生物研究者的关注,以往的研究报道中已经发现mirna作为一种小分子非编码rna,在很多生命活动中都展现出重要的调控作用。mirna对于乳腺癌的发生发展和预后也起到了关键的作用,在... 详细信息

非编码rna在器官发育、组织细胞中的作用和功能越来越受到生物研究者的关注,以往的研究报道中已经发现mirna作为一种小分子非编码rna,在很多生命活动中都展现出重要的调控作用。mirna对于乳腺癌的发生发展和预后也起到了关键的作用,在啮齿类和反刍类泌乳过程中的研究也显示mirna可以通过多个关键基因调控泌乳。lncrna是非编码rna中的一种,长度超过200个碱基,很早被发现但是一直被人们认为是基因组转录所产生的没有功能的副产物。近来的研究人们发现lncrna成员中的XIST被可以使X染色失活,进而使人们意识到原来lncrna具有调控功能。lncrna所涉及的功能还可以在基因水平上通过顺式或反式作用调控相应基因的转录与否,另一方面也可以形成mirna分子海绵通过对mirna的吸附从而影响相应mrna的稳定。本研究应用不同品质荷斯坦奶牛乳腺组织(高品质、低品质和干乳期)为实验材料,应用高通量测序技术,分别建立不同品质奶牛乳腺组织中长链非编码rna表达文库及smallrna表达文库,继而鉴定并筛选参与奶牛乳品质调控的lncrna与mirna,并应用生物信息学技术建立lncrna、mirna、mrna调控乳品质的网络。主要的研究结果如下:(1)为了得到高乳品质组与低乳品质组组间lncrna的差异表达情况,在测序得到的lncrna进行了差异表达分析,结果显示有53个lncrna差异表达,其中27个上调,26个下调。这些差异表达的lncrna很可能对乳品质的差异有作用。(2)本实验中,我们借助已有的实验分组尝试性地寻找了一些能够与乳腺发育相关的核心差异mirna。高乳品质组比干乳期组差异表达mirna与低乳品质组比干乳期组差异表达mirna的交集mirna有25个通过我们的分析结果显示这些mirna很有可能在奶牛乳腺发育过程中发挥核心调控的作用,其中mi R-138、mi R-296-3p、mi R-20b、mi R-106a、mi R-135a、mi R-503-5p、mi R-433、mi R-543、mi R-370这9个mirna的功能分析结果显示它们可以通过靶基因参与乳腺上皮细胞的增殖、乳腺导管和腺泡的发育等功能。这些分析结果达到了我们预期的分析目的。因此这些mirna很值得进一步研究。(3)通过联合高乳品质组与低乳品质组组间差异mirna和mrna的分析,从结果中我们得到了mirna与mrna的负调控靶向关系。功能分析结果显示mi R-214、mi R-154b、mi R-9-5p、mi R-2888等38个mirna对乳品质的差异有调控作用。通过结合这些mirna的253个负调控靶基因我们构建了一个简化的蛋白和脂代谢调控网络图,从结果得知KDR(mi R-424-5p和mi R-450b)、IGF2(mi R-409、mi R-9-5p、mi R-182和mi R-31)、IRS1(mi R-214、mi R-424-5p和mi R-154b)、TGFB3(bta-mi R-2888)、SREBF1(bta-mi R-154b)、PFKFB3(bta-mi R-2888)和PCK2(bta-mi R-382)这7个差异基因可以被相应的mirna所调控。这些基因均能够通过相应的信号通路调控蛋白和脂的合成,因此能够与这些基因具有靶向关系的mirna有着重要的调控作用。(4)由研究报道可知lncrna可以形成cerna调控机制。因此在本实验中我们对lncrna的cerna调控关系进行构建。由高乳品质组与低乳品质组组间差异mirna、mrna和lncrna的分析结果可知各基因的差异表达趋势,结合靶基因关系预测结果,最终形成了cerna调控关系。进一步对cerna网络中的mrna进行了功能富集分析和通路富集分析,结果显示这些lncrna可以通过调控相关的基因来影响乳品质。(5)为了验证分析结果的准确性。通过荧光定量PCR实验测得了一些mirna、mrna和lncrna的表达情况,通过分析这些基因的数据,结果显示这些基因的表达趋势与测序结果相一致,因此测序结果的准确性得到了验证。通过双荧光素酶实验我们鉴定了2个cerna关系,结果分析显示mirna具有与相应lncrna和mrna结合的能力。

关键词：奶牛乳腺乳品质 small rna-seq lncrna-seq cerna

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对低温诱导的番木瓜雄花性逆转现象的分子机制研究

对低温诱导的番木瓜雄花性逆转现象的分子机制研究

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作者：林海福建农林大学

学位级别：硕士

番木瓜是第五个测序的被子植物,遗传和基因组信息详细。番木瓜具有三个性别,并且具有一对演化上相对年轻的性染色体,是研究植物性染色体演化的模式植物。番木瓜雄性和两性容易受到环境的影响,两性花在逆境条件下会转化成雄花而导致产量... 详细信息

番木瓜是第五个测序的被子植物,遗传和基因组信息详细。番木瓜具有三个性别,并且具有一对演化上相对年轻的性染色体,是研究植物性染色体演化的模式植物。番木瓜雄性和两性容易受到环境的影响,两性花在逆境条件下会转化成雄花而导致产量下降,也会发生雄蕊心皮化现象而导致“猫脸”等外观劣制的果实。番木瓜性别决定的分子机制还不清楚,但是雄性决定区域(MSY)至少存在一个雌性抑制基因和一个雄性促进基因。雄花受低温诱导转变成两性花,可能与抑制雌性的调节通路有关。我们对正常雄花败育雌蕊部分和受雄花低温诱导产生的有功能雌蕊部分进行基因差异表达分析和small rna分析,作为研究这一性别反转现象的分子机制第一步。通过对转录组测序和差异表达分析,我们发现了 1 756个差异基因,进一步对差异基因进行GO和KEGG富集分析发现显著富集的GO功能有转录因子、花发育、组蛋白H3K9甲基化等,显著富集的KEGG途径有植物激素信号转导、淀粉和蔗糖代谢等。通过对差异基因中转录因子和激素相关基因进行筛选,一共得到了 182个转录因子和88个激素相关基因。同时对相同组织进行了 small rna-seq测序及分析,通过miRDeep-P软件包一共预测了 16个植物保守的mirna,和9个番木瓜特异的mirna,将新预测的mirna以及已报道的mirna进行差异表达分析,发现9个差异的mirna。研究表明,性别逆转这一现象极有可能是由表观沉默雌蕊抑制因子的表达而造成,通过激素信号转导,转录因子,以及small rna和的组蛋白甲基化调控来实现的。

关键词：番木瓜 rna-seq small rna-seq 性别决定

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整合多维组学解析ILF3对rna的调控

整合多维组学解析ILF3对RNA的调控

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作者：马素平武汉大学

学位级别：硕士

双链rna结合蛋白ILF3在动物体内广泛存在,被报道参与了包括转录调控、mirna的生成、rna稳定性以及响应病毒感染等重要生物学过程。但由于ILF3结构及生物学功能的复杂性,目前关于ILF3蛋白的靶标和调控作用尚不明确。在本课题中,我们靶向I... 详细信息

双链rna结合蛋白ILF3在动物体内广泛存在,被报道参与了包括转录调控、mirna的生成、rna稳定性以及响应病毒感染等重要生物学过程。但由于ILF3结构及生物学功能的复杂性,目前关于ILF3蛋白的靶标和调控作用尚不明确。在本课题中,我们靶向ILF3对rna的调控,优化CLIP-seq技术和小rna-seq技术方案,整合分析包括rna-seq、small rna-seq、CLIP-seq以及ChIP-seq数据在内的多维组学数据,全方位解析ILF3蛋白在细胞中的rna靶标和生物学功能。我们通过细胞核CLIP-seq数据得到了更为精确的ILF3在细胞核内的rna结合图谱。我们在小rna测序建库中使用spike-in进行均一化处理,发现ILF3可能抑制部分mirna的表达。rna-seq数据分析表明,敲低ILF3后大部分基因表达下调,并且这些基因与损伤修复及抗病毒感染通路高度相关。ChIP-seq数据分析揭示ILF3在启动子区域显著富集,表明ILF3也可能在转录水平上调控靶基因的表达。最后,我们利用rnaseq数据分析了ILF3参与的rna可变剪接调控。总体上该研究通过整合分析ILF3的多维组学数据,在转录和转录后等多层次上对ILF3蛋白的生物学功能进行了系统解析。分析结果提供了ILF3蛋白所调控的各类rna事件,这将有助于全面理解ILF3在细胞中发挥的功能及作用机制。

关键词： ILF3 CLIP-seq small rna-seq rna-seq ChIP-seq 生物信息分析

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