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猪作为重要的农业动物和理想的潜在动物模型,在农业生产和生物医学研究中扮演着重要的角色。肌肉生长和脂肪沉积是猪的重要经济性状,且不同解剖学部位的肌肉和脂肪具有显著的表型差异,而带来这些差异的具体分子调控机制尚不明确。目前,猪的基因组(Sscrofa 11.1)虽完整度较高(Contig N50:48.23 Mb),但其基因组注释并不完善。因此,构建精准完善的转录组图谱(功能性的蛋白编码转录本和调控性的非编码转录本),进一步完善基因组注解信息将有助于猪的重要性状形成的分子机制的解析,并促进猪这一物种作为医学模型更加广泛的应用于疾病研究。本研究通过采集主要来自于荣昌猪的总计71种器官/组织(包括15种器官,47种骨骼肌和7种脂肪组织)和两种细胞系,分别构建了207个r RNA depleted RNA-seq文库和202个Small-RNA-seq文库并进行测序。两种文库分别获得超过200亿条和26亿条的raw reads(pair-end reads)。鉴定并定量了五种转录本,蛋白编码基因(Protein coding gene,PCG)、具有未知编码潜能的转录本(Transcripts with unknown coding potential,TUCP)、长链非编码RNA(long noncoding RNA,lnc RNA)、环状RNA(circular RNA,circ RNA)和微小RNA(micro RNA,mi RNA),进行了精确的猪的转录组重构。并基于已构建的猪完整转录组,解析了不同部位骨骼肌和脂肪组织的基因表达与调控模式的异同。主要研究结果如下:(1)通过严格的转录本组装和过滤,获得了高质量的猪转录组数据,其中包括22,452个PCG、2,443个TUCP、19,112个lnc RNA、79,359个circ RNA和2,845个mi RNA;(2)转录本基因结构分析表明,lnc RNA相较于PCG和TUCP,其转录本长度更短,转录的亚型更少,具有相似的经典可变剪切接头序列,且启动子和外显子重复序列比例更高而GC含量更低。同时,lnc RNA表达水平与其转录本基因组特征的关系也呈现出不同的规律。(3)五种基因的表达谱特征分析表明,具有更高表达量的PCG在组织间更普遍地表达,而lnc RNA、TUCP、circ RNA和mi RNA则表现出组织特异性的表达模式。同时,与其他转录本相比,PCG和mi RNA在组织间的表达模式表现出更高的相关性。此外,相较于功能性转录本PCG,调控性转录本在组织间差异表达的比例更低,但其表达量变化更大。(4)对转录本的表达复杂度进行分析发现,除cicr RNA外,PCG的转录复杂度最高,高表达的PCG(Top 0.5%)在组织间普遍表达,而高表达的调控性转录本更多的是组织特异性表达。功能富集分析结果表明,普遍表达的PCG在大多数组织中都显著富集在“细胞质转化”和“转化”等生物学进程。而组织特异性高表达的PCG则与组织特异性的功能相关。(5)在已构建的完整猪转录组注释基础之上,进一步研究了来源于不同解剖学部位的47种骨骼肌的转录图谱。大部分的转录本都在所有肌肉中普遍表达,对于每一种骨骼肌和作为对照组织的心肌,都有其特异性表达的转录本。其中,lnc RNA能更好地区分不同类型的骨骼肌;五种类型的转录本都能明显区分心肌与骨骼肌;几乎所有类型的转录本都能区分不同解剖学部位来源的骨骼肌,尤其是位于头部的舌肌。此外,与所有组织的表达模式一样,在骨骼肌中,相较于PCG,调控性转录本在组织间的差异基因比例更低,但其表达量变化更大。(6)通过研究与骨骼肌功能密切相关的基因(MYH、HOX、肌肉细胞因子候选基因、神经肌肉接头相关基因)的表达模式,发现MYH7、MYH2和MYH4是骨骼肌之间差异最显著的MYH基因亚型;基于HOX基因的表达模式,47种骨骼肌呈现出一种典型的基于解剖学位置的分布模式;肌肉细胞因子候选基因和神经肌肉接头相关基因在骨骼肌中的表达呈现出广谱性;肌肉相关基因的差异表达反映了不同解剖学部位骨骼肌肌肉功能的差异。(7)大多数猪骨骼肌(47种中的45种)由大量表达MYH7和MYH2的肌纤维组成,表明猪骨骼肌主要由慢肌纤维组成。躯干部肌肉和后肢肌肉相比于头部肌肉和前肢肌肉具有相对更丰富的快速肌纤维比例。典型的慢型肌纤维比目鱼肌展现出较高的MYH7和较低的MYH4比例。典型的快型肌纤维趾外侧伸肌和腓肠肌,表现出较高的MYH4比例。(8)皮下脂肪(腹部皮下脂肪、背部皮下深层脂肪和背部皮下浅层脂肪)和内脏脂肪(大网膜脂肪、腹膜后脂肪和肠系膜脂肪)有许多共表达的转录本,但它们在基因表达上仍然存在显著差异,尤其是典型的脂肪相关基因。内脏(腹膜后脂肪除外)和皮下脂肪组织之间存在着更多的差异表达基因,而同一类型的脂肪组织差异表达基因数相对较少。皮下脂肪中上调的基因主要参与普遍的细胞外基质过程,而内脏脂肪中上调的基因主要与免疫或炎症反应相关。背部皮下深层脂肪相较背部皮下浅层脂肪,更倾向于与炎症反应相关。(9)基于在猪脂肪组织中表达的29个HOX基因表达的聚类,反映了皮下和内脏脂肪在起源上有着明显的差别,但通过AMP活化蛋白激酶(AMPK)复合级联中与细胞代谢相关的基因表达模式分析表明内脏脂肪中的腹膜后脂肪在代谢特征上更接近于皮下脂肪。综上,本研究完善了猪的转录本注解信息,并在此基础上构建了与猪肉质性状密切相关的不同部位的肌肉和脂肪组织的转录图谱,比较了其基因表达模式的差异,为进一步解析猪肌肉生长和脂肪沉积的分子调控网络提供了理论参考。