与鸭子黑色和白色羽毛色素沉着关联的microRNA的分析鉴定

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基因表达的转录后调控的一个主要机制是通过microRNA(miRNA)实现的。单个的miRNA可以在多种生物学过程中发挥关键作用,如细胞增殖和分化、凋亡和癌变。然而,由哪些特定miRNA可能调节羽毛色素沉着尤其是黑色素生成的机制仍然在很大程度上难以捉摸。因此,本研究旨在比较研究鸭黑色背羽和黑白色背羽二者黑色羽球的miRNA表达与鸭白色背羽和黑白色背羽二者白色羽球的miRNA表达,这些鸭分别是Cui Hei鸭、改鸭、纯系连城鸭和一个改鸭-连城鸭的F2群体。我们运用了Solexa测序、生物信息学和实验方法初步筛选了与鸭子羽毛色素沉着相关的miRNA。主要结果如下:  (1)利用MiRDeep2软件鉴定了129个miRNA,其中121个与已知的鸡的miRNA相近,8个为新的miRNA。另外,使用DEGseq软件还在这两种组织中鉴定出了五个显著差异表达的miRNA,即miR-204-5p、miR-204-3p、miR-144-3p、miR-2188-3p和miR-130a-5p。值得注意的是,miR-204最主要在黑色羽球中表达。  (2)为了进一步验证测序数据,完成了10个序列已鉴定的miRNA的茎环qPCR实验。三个miRNA(miR-204-5p、miR-30e-1-5p和miR-10b-1-5p)在黑色羽球中显著差异表达,差异结果分别为miR-204-5p(P<0.05)、miR-30e-1-5p(P<0.01)和miR-10b-1-5p(P<0.01),而对黑色羽球和白色羽球的比较发现miR-27-3p在白色羽球中显著差异表达(P<0.05)。其余六个miRNA虽然显示出测序结果的表达模式,但并没有显著差异表达。  (3)另外,为了探索miR-204-5p的时间表达模式,通过茎环qPCR,我们在九个正常鸭组织,即心脏、肝脏、脾脏、腿部肌肉、肺、肾、皮肤、黑色羽球和白色羽球通过茎环qPCR进行了组织表达谱分析。结果表明miR-204-5p在黑色羽球中的表达显著高于白色羽球和其他七个组织。  (4)此外,利用靶标基因鉴定、KEGG通路和GO富集分析发现了潜在的靶mRNA和通路。总计在鸭中发现了2324个miRNA-mRNA互作位点,其中2076个已注释并有官方名称。黑色素生成通路确定位于已认定的具有12个重要基因的信号通路中,因此推测这些miRNA在羽毛色素沉着中可能会发挥作用。  (5)同时使用qPCR实施了五个靶基因在黑色素生成通路中的表达分析。qPCR的结果表明这些基因在黑色羽球中高表达。  (6)我们融合了miR-27-3p mimics和鸭野生型或MITF基因突变的3非编码区,MITF基因突变的3非编码区是利用XhoⅠ和NotⅠ两种酶克隆到psiCHECK-2双荧光素酶报告载体中,然后将其导入BHK细胞验证miR-27-3p是否能够与推测的MITFmRNA3UTR位点结合。随后进行了双荧光素酶试验和Western blot实验。我们发现当miR-27与MITF的3UTR(野生型)共转染时,双荧光素酶的活性显著降低。Western blot的结果同样表明当miR-27b而不是阴性对照转染细胞时MITF的表达下降。  这项研究首次评估了鸭的黑色羽球和白色羽球中表达的miRNA。此外,为后续对这类在转录后基因调控并与羽毛色素沉着相关联的miRNA的实际作用的研究奠定了基础。
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