猪出生后不同生长发育阶段血液长链非编码RNA和mRNA全基因组表达谱分析

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血液是运输各种免疫细胞和免疫活性物质的载体,是不同类型免疫反应的主要场所,因而在免疫研究中占有重要地位。在全基因组范围内评估血液转录本丰度变化,可以全面评估哺乳动物免疫系统状态。本研究对新生、哺乳、断奶、性成熟和成年猪的全血组织进行了转录组测序分析,以明确猪出生后不同发育时间点全血中m RNA和长链非编码RNA(long non-coding RNA,lnc RNA)的表达谱特征,试图探讨猪出生后发育过程中基于血液转录组评估的猪免疫系统状态的变化,主要的研究结果如下:(1)从猪10个全血组织的转录组数据中共鉴定出了12,354个m RNA转录本和5,946个lnc RNA转录本。相较于m RNA,lnc RNA转录本的长度更短,外显子数目更少,表达水平更低。(2)猪出生后不同生长发育时间点的全血转录组数据的特征不同,尤其是哺乳期(0,7和28天)与发育后期(180天和2年)的全血转录组特征存在明显差异。(3)猪5个时间点的血液中均表达的m RNA主要参与细胞组分、免疫反应和代谢相关的生物学过程。猪5个时间点的血液中均表达的lnc RNA主要参与细胞组分、免疫反应、氧化磷酸化和蛋白结合相关的生物学过程。(4)时间序列趋势分析(STEM)发现,血液中大多数m RNAs的表达量在发育后期(180天和2年)明显高于哺乳期(0,7和28天),其中表达量发生显著变化的m RNA主要参与转录调控、肠免疫网络产生Ig A、破骨细胞分化和NF-κB信号通路等生物学过程。此外,血液中的lnc RNA和m RNA具有类似的时间动态表达模式。(5)哺乳期相邻时间点之间(0天vs.7天,7天vs.28天)以及发育后期相邻时间点之间(180天vs.2年)分别有2,166,1,582和652个差异m RNAs。哺乳期表达持续上升的差异m RNA与免疫系统功能密切相关,尤其是富集于多个T细胞有关的生物学通路中,提示该阶段对仔猪适应性免疫的建立具有重要意义。(6)哺乳期相邻时间点之间(0天vs.7天,7天vs.28天)以及发育后期相邻时间点之间(180天vs.2年)分别有386,299和463个差异lnc RNAs。有146个差异m RNA-差异lnc RNA对在位置上邻近(上下游100kb范围内)且表达高度相关(|r|>0.95,p<0.05)。综上所述,本研究获得了猪出生后不同发育阶段全血组织转录组数据,揭示了猪从新生期到成年期全血中m RNA和lnc RNA转录本的时间表达谱特征,并暗示了差异lnc RNA可能通过调控免疫相关的蛋白编码基因的表达进而调控血液免疫系统的发育。
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