猪比目鱼肌和趾长伸肌相关miRNAs的鉴定及miR-143-3p在成肌细胞分化中的作用

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从首个miRNA发现至今,miRNAs的研究已经经过了20年的发展,几乎参与调控了全部的生物学过程,当然也包括骨骼肌的发育。总结现阶段的研究成果发现,miRNAs参与了肌肉发育的各个过程以及成肌细胞的增殖和分化,但是关于调控猪快肌和慢肌发育过程的miRNAs尚没有确定。因此为找出调控猪快肌和慢肌发育的miRNAs,本研究构建了40日龄猪比目鱼肌(soleus,SL)和趾长伸肌(extensor digitorum longus,EDL)的小RNA文库,采用Solexa测序技术对两种不同类型肌肉组织中表达的miRNAs进行鉴定,在此基础上,分析这些miRNAs的表达特点,并探究它们潜在的功能。miR-143-3p在两个文库中的表达量具有极显著差异,其成熟序列在人,鼠及猪等多种物种中高度保守,目前该分子在骨骼肌生长发育中的作用还没有研究报道。为探究miR-143-3p在骨骼肌发育中的作用,本实验以C2C12成肌细胞作为研究材料,在细胞水平上验证了miR-143-3p对成肌分化的调控作用。上述研究主要获得以下结果:1.测序结果显示,从SL和EDL两个小RNA文库分别获得的高质量序列读数为10,601,731和13,006,035,其中小RNA序列的长度主要为22nt,其序列读数分别占高质量总读数的79.78%和81.93%,这符合miRNA的长度特点;两个文库一共获得纯净序列总读数为23,439,862条,长度范围为18-30nt,种类数分别为182,638种和105,405种,具有的共有序列种类为42,573种:分类注释显示,在SL和EDL文库中,能够与已知miRNAs相匹配的分别为57.17%和45.14%,未注释的占到了13.46%和12.85%。2.鉴定到猪保守miRNAs共258种,其中在比目鱼肌中表达的有199种,在趾长伸肌中表达的有205种。通过序列分析显示,发现有些miRNAs序列存在变异,尤其是miRNAs种子序列的碱基替换现象普遍存在。3.对258种保守miRNAs的表达分析结果显示:有247种miRNAs在SL和EDL中共表达,11种仅在SL中表达,7种仅在EDL中表达。其中,247种共表达的miRNAs中,在SL和EDL中表达并具有显著差异的有21种,其中10种在SL中表达明显上调,11种明显下调,且这些miRNAs的表达量差异很大,低的只有几个读数,高的可以达到几百万个读数。4.通过匹配位点和侧翼序列的二级结构分析,共发现了69条小RNA序列能形成稳定的茎环结构,这些序列能够形成45种新的猪候选miRNAs。它们的测序读数在SL和EDL组织中均非常低,平均读数只有几十。5. miR-143-3p的组织表达谱结果显示,其在所分析的小鼠各主要组织中均有表达,但表达量有所差异。在心脏中的表达量最高,其次是脂肪、肌肉和肝脏,而在肾脏和脾脏表达量相对较低。6.在C2C12成肌细胞中,miR-143-3p的表达随着细胞的分化呈上升趋势。当超表达miR-143-3p后,细胞的分化能力显著增强,成肌因子MyoG和分化标志基因MyHC的mRNA和蛋白水平均显著上调;免疫荧光结果显示,超表达miR-143-3p之后,肌管数量显著高于对照组。综上所述,木实验通过高通量测序方法,比较全面的鉴定了猪比目鱼肌和趾长伸肌发育过程中表达的miRNAs,丰富了猪miRNAs的数量。同时,在细胞水平上探究了miR-143-3p对成肌细胞分化的影响。
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