骨骼肌是一種高度異質化的組織類型,其中氧化型骨骼肌和酵解型骨骼肌在人類的多種肌病發(fā)生中具有不同的敏感性,在畜禽生產中則與其生長發(fā)育和肉品質等重要經濟性狀密切相關。探索氧化型和酵解型骨骼肌間差異的表觀遺傳機制可以為人類肌病的治療和提高畜禽經濟性狀提供重要信息。因此,本課題選取豬的典型氧化型骨骼肌(腰大肌,PMM)和酵解型骨骼肌(背最長肌,LDM)作為實驗材料,并對其進行全基因組甲基化(MeDIP)、mRNA轉錄組、microRNA轉錄組、lncRNA轉錄組和circRNA轉錄組測序,并對其5種組學數(shù)據進行關聯(lián)分析,深入探索導致氧化型和酵解型骨骼肌差異表型的分子遺傳調控網絡,其主要結果如下:(1)通過比較成年長白豬的氧化型(PMM)和酵解型(LDM)肌肉的表型性狀發(fā)現(xiàn)。相比于LDM,PMM具有更細的肌纖維直徑、更高的慢肌纖維比例、更高的線粒體含量和更好的肉質性狀。(2)在6個MeDIP-seq文庫一共獲得了43.97Gb的數(shù)據,其中大于10X測序深度的高置信度reads超過34.83%。并從LDM和PMM中一共鑒定出15633個差異甲基化區(qū)域(DMRs),而在啟動子區(qū)域僅有478個DMRs。功能富集分析發(fā)現(xiàn)啟動子差異甲基化的基因主要參與GTP酶活性調節(jié)和細胞內級聯(lián)放大信號等相關通路調控。(3)通過基因芯片技術從LDM和PMM一共鑒定出4983個可以唯一比對到豬基因外顯子的轉錄本。這些轉錄本的表達水平與基因的啟動子和基因內部的甲基化水平都呈極顯著負相關,其相關系數(shù)分別為(r=-0.513,P=5.71×10~(-14))和(r=-0.256,P=3.186×10~(-6))。(4)在LDM和PMM間僅有617個顯著差異表達的基因同時位于差異甲基化區(qū)域,其中有340個基因的表達水平與其甲基化程度呈負相關關系,這些基因主要富集于磷酸化通路(36 genes,P=1.25×10~(-3))、蛋白激酶活性(29 genes,P=1.33×10~(-3))、鈣離子綁定(38 genes,P=2.75×10~(-3))等生物學過程。(5)在LDM和PMM中共鑒定出668個保守的miRNA,其中175個miRNAs顯著性差異表達。這些差異表達miRNA功能主要富集于細胞內信號級聯(lián)放大、血管發(fā)育、氧化壓力應答等生物學通路。(6)通過對青峪豬生長曲線擬合,計算出其生長發(fā)育拐點為出生后的第178天。對178日齡的青裕豬LDM和PMM進行l(wèi)ncRNA文庫的構建和測序,共獲得了74.47 Gb(Gigabases)的原始數(shù)據,其數(shù)據量約為豬基因組大小的36倍。(7)在青峪豬LDM和PMM中共鑒定出16374個可靠的表達基因,其中有810個基因在兩種骨骼肌中顯著差異表達,差異表達的mRNA主要富集于脂肪酸β氧化,糖酵解過程,脂肪酸代謝和丙酮酸代謝等通路。(8)青峪豬LDM和PMM間共鑒定出4046個lncRNAs,差異表達的lncRNAs順式調控(cis)靶基因主要富集于氧化還原反應、脂肪酸β氧化、PPAR信號通路等生物學通路;差異表達lncRNA的反式調控(tran)靶基因主要富集于線粒體基質、氧化還原過程、PPAR信號通路等生物學通路。(9)在6個測序文庫中共鑒定出808個circRNA,其中137個circRNAs在PMM和LDM中差異表達circRNA。差異表達circRNA宿主基因主要參與鈣離子信號通路、ATP代謝、脂肪酸代謝過程和快慢肌纖維類型的轉化等生物學過程。(10)在LDM和PMM間篩選出CircRNA9210-miR-23a-MEF2C,CircRNA290-miR-27b-Foxj3和circRNA41-miR-217-SIRT1三條參與慢肌纖維和線粒體生產的分子調控網絡。(11)對LDM和PMM間差異表達的mRNA、lncRNA的靶基因、circRNA的宿主基因進行豬的生長發(fā)育和肉質性狀的QTL定位分析,其中362(42.79%)的差異表達mRNA、57(39.32%)個差異表達lncRNA靶基因和74(54.01%)個差異表達circRNA的宿主基因被定位在豬的生長發(fā)育和肉質性狀QTL上。
【學位單位】：四川農業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：S828
【部分圖文】：

效率成明顯正相關關系，0.26mM/s 的氧耗量相當于 0.07mM/s 的三羧酸[40]。此外，快肌和慢肌纖維氧化代謝的差異還與“代謝慣性”相關，也就在運動狀態(tài)下利用線粒體 ATP 的延遲現(xiàn)象。Bangsbo 等[41]研究發(fā)現(xiàn)正常肉在高強度的運動狀態(tài)下，前 30 秒內磷酸肌酸（PCr）水解和糖酵解提所需的 80% ATP，60-90 秒內提供了 45%的 ATP，而在 120 秒后僅提供%的 ATP。因此，磷酸肌酸（PCr）水解和糖酵解提供的 ATP 逐漸下降，時進行的氧化代謝生成的 ATP 進行彌補。引起不同肌纖維類型間差異慣性”或者“代謝延遲”至少與三個因素相關，第一：肌肉開始運動時，血氣的供應，我們知道慢肌比快肌具有更豐富毛細血管組成和氧氣含量[42ADP 和肌酸對線粒體呼吸鏈的激活作用，不同肌纖維在糖酵解反應生和肌酸的能力存在差異。第三：不同肌纖維在運動開始時刻利用乙�；趸x的限速步驟。因此，以上表明慢肌比快肌具有更高效的線粒體P 的速率。

業(yè)大學博士學位論文 第一章 文轉錄或剪接、充當 miRNA“海綿”作用（圖 1-4）。例如，研究-7/CDR1a（s小腦變性相關蛋白1 反義轉錄物）可以作為“海綿”吸附m含 70 個結合位點，通過吸附的“海綿”作用，從而抑制 miR-7 的功能[119]發(fā)現(xiàn) circRNA 與基因的可變剪接呈負相關，可能導致基因表達的[122]研究發(fā)現(xiàn)過度表達 circ-Foxo3 將會引起 circ-Foxo3 與細胞周期蛋酶 2（CDK2）和細胞周期蛋白依賴性激酶抑制劑 1（p21）互作結合合物，從而導致細胞周期的進程抑制。

從而導致細胞周期的進程抑制。圖 1-3. circRNA 的形成示意圖[123]e 1-3. Schematic representation of splicing events leading to the generation of ci

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本文編號：2816072