本文關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)錄組測序揭示山羊和綿羊疼痛應(yīng)答遺傳機制研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：慢性疼痛是常見的復(fù)雜的神經(jīng)病理與主觀感受癥狀,在不同物種之間對疼痛的感受存在著明顯的差別。脊髓背根神經(jīng)節(jié)(dorsal root ganglion, DRG)是痛覺產(chǎn)生、維持和傳導(dǎo)的初級中樞。因此研究DRG的轉(zhuǎn)錄組有助于系統(tǒng)認(rèn)識慢性疼痛發(fā)生的調(diào)控機制和疼痛致病基因的篩選。本研究選擇CFA疼痛處理(實驗組)和未處理(對照組)的綿羊和山羊各2組,每組3只,取其DRG組織,通過RNA-seq高通量測序與生物信息學(xué)分析,揭示不同物種間疼痛響應(yīng)的基因調(diào)控模式,取得如下主要結(jié)果：1.疼痛的調(diào)控發(fā)生在轉(zhuǎn)錄水平、轉(zhuǎn)錄后水平和可變剪接水平。2.差異基因聚類結(jié)果顯示,實驗組山羊和綿羊的基因表達(dá)模式發(fā)生了顯著變化。3.DEG分析,實驗組山羊獲得差異表達(dá)基因1,748個,綿羊2,441個；種間差異基因2,935個,其中,僅在綿羊DRG表達(dá)的基因426個,僅在山羊表達(dá)353個。4.GO分析顯示,山羊參與炎癥應(yīng)答、免疫應(yīng)答、損傷應(yīng)答和防御應(yīng)答以及門控離子通道、神經(jīng)遞質(zhì)及其受體等相關(guān)基因表達(dá)變化顯著,如：CCL27、 PRKACA、GABRA4、GRIA2、GRIK3、CACNA1E、SCN3A、KCNK1等基因通過上調(diào)或下調(diào)參與疼痛應(yīng)答,發(fā)揮了關(guān)鍵調(diào)控作用,該結(jié)果提示炎性疼痛發(fā)生時山羊的免疫系統(tǒng)發(fā)生了顯著變化。這些差異基因參與了Chemokine signaling pathway、Retrograde endocannabinoid signaling、Calcium signaling pathway、 Glutamatergic synapse、MAPK signaling pathway等途徑,它們的激活在山羊疼痛應(yīng)答中起了關(guān)鍵作用。5.GO分析顯示,綿羊抑制性神經(jīng)遞質(zhì)及其受體基因如GABRG3、GABRB2、 GABRB1、GLRA3、CLCN7表達(dá)活躍；疼痛應(yīng)答過程中SCN9A、SCN4B、 SCN11A、SCN8A、SCN7A、SCN10A、TRPV1等編碼電壓-門控鈉離子通道及參與鈉離子運輸、神經(jīng)營養(yǎng)因子信號途徑相關(guān)基因表達(dá)下調(diào),其中SCN9A、 TRPV1表達(dá)下調(diào)與疼痛耐受相關(guān)。差異基因參與GABAergicsynapse、 Neurotrophin signaling pathway、Retrograde endocannabinoid signaling、Morphine addiction、Nicotine addiction、Neurotransmitter-gated ion-channel ligand-binding等通路,表明這些通路可能參與了綿羊疼痛應(yīng)答過程。6.種間差異基因GO分析顯示,電壓門控離子通道、損傷應(yīng)答、炎癥應(yīng)答、防御應(yīng)答等相關(guān)基因在綿羊和山羊的轉(zhuǎn)錄調(diào)控本底水平上存在一定的差異。7.可變剪接事件分析顯示疼痛應(yīng)答過程中可變剪接事件減少,同時在兩個物種中檢測出大量新的可變剪接事件和可變剪接位點。從山羊6個樣本中檢測到新的可變剪接事件15576個,新的SJs 107786個；從綿羊6個樣本中檢到新的可變剪接事件17260個,新的SJs為83358個。8.可變剪接差異分析發(fā)現(xiàn)山羊AS差異基因371,綿羊360個。差異基因功能聚類結(jié)果顯示,在綿羊疼痛應(yīng)答過程中,參與調(diào)控Ras GTP酶活性和Ras蛋白信號轉(zhuǎn)導(dǎo)相關(guān)基因可變剪接事件發(fā)生顯著變化,FGD1、RABGAP1、 TBC1D14、AGAP1、TBC1D1、SCRIB基因可變剪接事件下調(diào)；此外參與鈉離子結(jié)合和運輸基因、編碼鈣離子通道及離子運輸相關(guān)基因可變剪接事件明顯上調(diào),這些基因主要有HCN2、ATP1A2、HCN4、CLCN3、TRPC4、KCNC4、 CACNA2D1、SGK1、等。山羊疼痛應(yīng)答過程中參與谷氨酸信號途徑的GRIK1和GRIK2基因可變剪接發(fā)生顯著變化。分析發(fā)現(xiàn)綿羊和山羊在慢性疼痛應(yīng)答過程中,其DRG組織基因表達(dá)模式發(fā)生顯著變化,各種離子通道、神經(jīng)遞質(zhì)及其受體、炎性介質(zhì)、細(xì)胞因子、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)分子等基因通過上調(diào)或下調(diào)參與疼痛應(yīng)答過程。本研究首次揭示了綿羊和山羊兩個不同物種其疼痛的應(yīng)答機制在轉(zhuǎn)錄水平、轉(zhuǎn)錄后調(diào)節(jié)水平、可變剪接調(diào)控水平存在差異。山羊可能通過增加外周敏化來傳遞疼痛,而綿羊可能通過抑制性神經(jīng)遞質(zhì)來減弱疼痛信號傳導(dǎo),并發(fā)現(xiàn)了大量潛在的鎮(zhèn)痛藥物作用的靶點。該結(jié)果為疼痛產(chǎn)生、響應(yīng)和癥狀的遺傳基礎(chǔ)和調(diào)控機制的深入認(rèn)識及疼痛治療藥物的開發(fā)提供了科學(xué)參考。
【關(guān)鍵詞】：山羊 綿羊 DRG 慢性疼痛 轉(zhuǎn)錄組測序 可變剪接
【學(xué)位授予單位】：內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：S858.27;S858.26
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-14
• 1 前言14-29
• 1.1 慢性疼痛介紹14-22
• 1.1.1 慢性疼痛的感知和識別14-15
• 1.1.2 慢性疼痛形成機制15-17
• 1.1.3 背跟神經(jīng)節(jié)在疼痛調(diào)制中的作用17-18
• 1.1.4 DRG中與疼痛有關(guān)的遞質(zhì)及其受體18-20
• 1.1.5 DRG中與疼痛有關(guān)的離子通道20-21
• 1.1.6 慢性疼痛研究的動物模型21-22
• 1.2 轉(zhuǎn)錄組及其研究方法22-24
• 1.2.1 轉(zhuǎn)錄組22-23
• 1.2.2 轉(zhuǎn)錄組研究方法23-24
• 1.3 RNA-Seq技術(shù)24-28
• 1.3.1 RNA-Seq技術(shù)測序平臺25
• 1.3.2 RNA-Seq技術(shù)流程25-28
• 1.4 山羊/綿羊轉(zhuǎn)錄組研究進(jìn)展28
• 1.5 本研究目的意義28-29
• 2 DRG組織轉(zhuǎn)錄組建庫和高通量測序29-35
• 2.1 引言29
• 2.2 試驗材料29-30
• 2.2.1 試驗動物29-30
• 2.2.2 主要試劑及藥品30
• 2.2.3 試驗設(shè)備和儀器30
• 2.3 試驗方法30-32
• 2.3.1 疼痛模型的建立30-31
• 2.3.2 實驗分組31
• 2.3.3 背跟神經(jīng)節(jié)(DRG)的分離31
• 2.3.4 各樣本總RNA的提取31
• 2.3.5 各樣本總RNA的純化與檢測31-32
• 2.3.6 DRG轉(zhuǎn)錄組文庫的構(gòu)建32
• 2.3.7 cDNA文庫測序32
• 2.4 結(jié)果與分析32-35
• 2.4.1 12個DRG組織總RNA質(zhì)量分析結(jié)果32-33
• 2.4.2 12個DRG組織cDNA建庫質(zhì)量分析結(jié)果33-35
• 2.5 討論35
• 3 轉(zhuǎn)錄組測序數(shù)據(jù)基礎(chǔ)分析35-54
• 3.1 引言35-36
• 3.2 分析方法36-39
• 3.2.1 原始數(shù)據(jù)預(yù)處理36
• 3.2.2 clean reads質(zhì)量評估36-37
• 3.2.3 全基因組比對分析37-38
• 3.2.4 基因表達(dá)水平分析38-39
• 3.3 結(jié)果與分析39-52
• 3.3.1 測序數(shù)據(jù)產(chǎn)出質(zhì)量統(tǒng)計39-40
• 3.3.2 clean reads質(zhì)量分析結(jié)果40-45
• 3.3.3 測序隨機性評估45-47
• 3.3.4 Reads與參考基因組比對結(jié)果47-48
• 3.3.5 Reads在基因組上不同區(qū)域的分布情況48-50
• 3.3.6 基因表達(dá)水平分析結(jié)果50-52
• 3.4 討論52-53
• 3.5 小結(jié)53-54
• 4. 轉(zhuǎn)錄組差異表達(dá)分析54-71
• 4.1 引言54-55
• 4.2 分析方法55-56
• 4.2.1 樣本間相關(guān)性分析55
• 4.2.2 樣本間差異表達(dá)基因(DEG)篩選55
• 4.2.3 樣本間差異基因?qū)哟尉垲惙治?/span>55-56
• 4.2.4 標(biāo)準(zhǔn)DEG功能聚類(GO)分析56
• 4.3 結(jié)果與分析56-67
• 4.3.1 樣本相關(guān)性分析56-58
• 4.3.2 樣本間差異表達(dá)基因(DEG)分析58-62
• 4.3.3 標(biāo)準(zhǔn)DEG go分析62-67
• 4.4 討論67-70
• 4.4.1 從疼痛發(fā)生時DRG內(nèi)基因表達(dá)變化探討67-68
• 4.4.2 從山羊/綿羊疼痛應(yīng)答遺傳機制探討68-70
• 4.4.3 從相關(guān)基因本底表達(dá)水平探討70
• 4.5 小結(jié)70-71
• 5 可變剪接圖譜71-81
• 5.1 引言71-72
• 5.2 分析方法72-73
• 5.2.1 各樣本剪接位點SJ(Splice Junction)檢出情況72
• 5.2.2 可變剪接事件的檢出情況72
• 5.2.3 可變剪接差異表達(dá)(DAS)分析72-73
• 5.2.4 可變剪接功能聚類(DASG)分析73
• 5.3 結(jié)果與分析73-79
• 5.3.1 轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)的覆蓋度評估73-74
• 5.3.2 剪接位點SJ檢出情況74-75
• 5.3.3 可變剪接事件的檢出情況75-76
• 5.3.4 可變剪接事件的歸類分析76-77
• 5.3.5 可變剪接差異表達(dá)基因篩選結(jié)果77-78
• 5.3.6 可變剪接差異表達(dá)基因功能分析78-79
• 5.4 討論79-81
• 5.5 小結(jié)81
• 6 全文結(jié)論81-82
• 7 研究創(chuàng)新點與展望82-83
• 致謝83-84
• 參考文獻(xiàn)84-95
• 附錄95-110
• 作者簡介110

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 張瑞;王清秀;郭慧琴;唐微;;大鼠坐骨神經(jīng)損傷性疼痛的行為觀察和背根神經(jīng)節(jié)中Kv1mRNA的表達(dá)[J];現(xiàn)代醫(yī)藥衛(wèi)生;2009年02期

2 藺興遙;邱德文;許建陽;;疼痛實驗動物模型的探討[J];中國實用醫(yī)藥;2007年34期

  本文關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)錄組測序揭示山羊和綿羊疼痛應(yīng)答遺傳機制研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：367243