重组腺病毒介导shRNA干扰绵羊成肌细胞MSTN基因表达及对相关基因的影响

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肌肉的生长是肉羊生产中的重要经济性状,肌肉生成具有十分复杂的机理。肌肉生长抑制素基因Myostatin(MSTN),是肌肉生长发育的负调控因子。阻断或抑制MSTN基因的功能,可以促进肌肉的生长发育。利用载体介导MSTN沉默,研究MSTN发挥作用的重要位点及通路,为肉用家畜肉质性状育种奠定理论基础。  本研究以绵羊成肌细胞为材料,利用RNAi技术沉默MSTN基因,研究干扰前后成肌细胞的增殖和分化情况,初步研究MSTN基因对成肌细胞生长和分化相关基因表达的作用。在此研究基础上建立成肌细胞干扰前后的cDNA文库,应用Illumina MiSeq测序技术对其进行高通量测序,利用生物信息学软件从测序评估、差异基因GO功能注释、Pathway显著性富集等方面进行分析,筛选MSTN调控肌肉生长的关键基因以及信号通路。本研究的主要结果如下:  1.建立了绵羊成肌细胞体外分离纯化、培养方法,通过形态学和免疫荧光方法以及利用RT-PCR鉴定成肌细胞的定型因子Myf5和MyoD对成肌细胞进行了鉴定,获得了高纯度的成肌细胞系。  2.成功构建4条靶向MSTN编码序列的单元干扰质粒载体以及2条双元干扰质粒载体。利用脂质体lipo3000瞬时转染成肌细胞,转染48h后利用qRT-PCR检测MSTN基因表达量的变化,结果显示质粒载体ShR511以及ShR3+4有干扰效果。  3.成功构建了干扰MSTN的腺病毒载体Sh511,Sh3+4,对成肌细胞的感染效率达到90%以上。经qRT-PCR检测Sh511,Sh3+4干扰效率相对于空白对照分别达到了53.40%和75.59%,western blot检测对蛋白的抑制效率分别达到55.27%和64.32%,双元载体干扰效果更明显。MSTN基因被干扰之后,伴随着MyoD,MyoG,My f5,Myf6,leptin基因的极显著性下调(P<0.01),引起了IFNGR1基因的极显著升高(P<0.01),未引起OAS1基因的显著变化。研究了Sh3+4干扰载体对成肌细胞增殖及分化的影响,发现感染腺病毒干扰载体后成肌细胞的增殖受到了影响,细胞周期停滞在G0/G1期,并且细胞周期抑制因子p21的表达呈上升趋势。在对成肌细胞分化作用的研究中,发现诱导72h时MyoD和MyoG基因的表达在Sh3+4干扰组中显著高于阴性对照组,同时干扰组成肌细胞融合率显著高于对照组,表明抑制MSTN基因对成肌细胞的分化融合起到了促进作用。并且证实了HACD1基因与成肌细胞融合相关。  4.本研究基于RNA-seq高通量测序技术,每个样本均得到4G以上表达谱数据,基于FPKM值通过TopHat软件筛选出差异2倍以上的基因,Sh3+4干扰组与阴性对照组相比,上调基因有28个,下调基因有323个;Sh3+4干扰组与空白对照组相比,上调基因有1849个,下调基因有3227个。对差异基因进行GO分类和KEGG pathway富集分析,在Sh3+4干扰组和阴性对照组之间富集到了25条GO条目。发现1组显著富集的pathway,参与了FoxO信号通路。
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