在小鼠受精卵的植入前發(fā)育過程中,存在兩個重要的階段,即母源調(diào)控向合子調(diào)控的轉(zhuǎn)變(MZT)和早期胚胎的第一次細(xì)胞系分化。MZT可觸發(fā)母源mRNA的降解及合子基因組的轉(zhuǎn)錄,而早期胚胎的第一次細(xì)胞系分化則形成內(nèi)細(xì)胞團(tuán)(ICM)及滋養(yǎng)外胚層(TE)兩個細(xì)胞譜系。相關(guān)研究表明,ICM與TE細(xì)胞無論是在形態(tài)特征、基因表達(dá),還是生物學(xué)功能方面都存在一定程度的差異,但是調(diào)控受精卵分化為ICM和TE這一生物學(xué)過程還未見統(tǒng)一的定論�？勺兗艚邮且环N在真核生物中十分普遍的轉(zhuǎn)錄后基因表達(dá)調(diào)控方式,能夠?qū)⑼换蜣D(zhuǎn)錄產(chǎn)物剪接為不同的mRNA,因此明顯增加了高等真核生物基因組的信息含量及蛋白多樣性。近年來,高通量測序技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了全基因組可變剪接的分析技術(shù)的成熟,使可變剪接的相關(guān)研究變得易于實(shí)現(xiàn)。在這里,我們通過生物信息分析探究了可變剪接在小鼠胚胎植入前發(fā)育過程中的重要作用。為了有效地對大量轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,我們編寫了一鍵化轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)分析系統(tǒng),并通過該系統(tǒng)分析了小鼠卵母細(xì)胞、受精卵、ICM、TE細(xì)胞之間基因表達(dá)(包括mRNA及l(fā)ncRNA)及可變剪接的差異。結(jié)果表明,在卵母細(xì)胞受精形成受精卵的過程中,同時存在可變剪接及基因表達(dá)的變化,并且受精卵中可變剪接的事件要多于卵母細(xì)胞。對于只在卵母細(xì)胞時期發(fā)生可變剪接的基因及發(fā)生可變剪接并在受精時出現(xiàn)表達(dá)變化的基因,其生物學(xué)功能可發(fā)生部分重疊;對于只在受精卵時期發(fā)生可變剪接的基因具有對應(yīng)的生物學(xué)功能,而發(fā)生可變剪接并與卵母細(xì)胞相比存在表達(dá)變化的基因由于數(shù)目太少而沒有對應(yīng)的生物學(xué)功能,這暗示可變剪接與差異表達(dá)可能共同調(diào)控了卵母細(xì)胞及受精前的發(fā)育,而受精后可變剪接與差異表達(dá)的共同調(diào)控作用消失。另外,在受精卵分化形成ICM/TE過程中,基因表達(dá)及可變剪接(包括可變剪接模式與數(shù)量)的變化仍然同時存在,對受精卵/ICM、受精卵/TE特異的差異可變剪接事件對應(yīng)的基因進(jìn)行功能富集分析的結(jié)果進(jìn)一步顯示,這些基因可能通過對細(xì)胞周期的調(diào)控,在第一次分化過程中發(fā)揮重要作用;而ICM/TE、受精卵/ICM、受精卵/TE各組內(nèi)基因表達(dá)量的變化暗示基因表達(dá)水平的變化可能導(dǎo)致了受精卵的命運(yùn)分化,最終形成ICM及TE兩種細(xì)胞。在受精卵分化形成ICM/TE過程中,Prc1、Lin37及Vrk1是可變剪接差異最顯著的3個基因,我們針對這三個基因進(jìn)行了表達(dá)敲降試驗(yàn),以試圖闡釋發(fā)生可變剪接的基因是否會對小鼠胚胎發(fā)育產(chǎn)生影響。結(jié)果表明,當(dāng)Vrk1,Lin37和Prc1的表達(dá)存在缺失時,小鼠胚胎的卵裂率和囊胚率顯著降低,說明它們對小鼠早期胚胎發(fā)育來說是不可或缺的,當(dāng)其被敲降時,相應(yīng)的可變剪接調(diào)控隨之消失,進(jìn)一步說明基因特異的表達(dá)及可變剪接對小鼠植入前胚胎的發(fā)育是十分重要的。在卵母細(xì)胞時期可變剪接與差異表達(dá)協(xié)同調(diào)控卵母細(xì)胞及受精前的發(fā)育;受精后,可變剪接與差異表達(dá)的協(xié)調(diào)作用消失�？勺兗艚涌赡芡ㄟ^影響細(xì)胞的分裂及分化而影響小鼠胚胎的發(fā)育。
【學(xué)位單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：S814.1
【部分圖文】：

圖 1-1 小鼠胚胎植入前發(fā)育過程（引自(Jukam et al., 2017)）Fig. 1-1 Development process of mouse embryo before implantation (cited from(Jukam et al., 2017)).1 小鼠母源調(diào)控向合子調(diào)控的轉(zhuǎn)變“不需要雙親就可以創(chuàng)造生命”是 1937 年 Ethel BrowneHarvey首次提出的一個，Harvey 通過離心的方式除去了海膽卵子中的細(xì)胞核成分，然后用鹽水激活結(jié)果驚訝地發(fā)現(xiàn)無核卵子開始卵裂并最終發(fā)育為含 500 個細(xì)胞的無核胚胎(Ha6)。顯然，該研究并沒有對所提出的言論作出準(zhǔn)確的解釋，只是說明在早期發(fā)

圖 1-2 高通量測序的工作流程（引自(Besser et al., 2018)）Fig. 1-2 Workflow of high-throughput sequencing（cited from(Besser et al., 2018)）2.1 高通量測序技術(shù)的應(yīng)用Illumina 公司的 Hiseq 系列測序平臺為現(xiàn)在最廣泛的平臺。可以進(jìn)行 DNA 測A 測序與甲基化測序等。DNA 測序可以進(jìn)行全基因組測序、有針對性的重新測IP 測序。RNA 測序可以進(jìn)行 mRNA、small-RNA、NONcoding-RNA 測序。隨技術(shù)的發(fā)展，下游分析軟件也慢慢的豐富起來，一代一代的變革，提升分析降低了分析時間。最重要的是大部分軟件是在 Linux 平臺下運(yùn)行的，受影響于 L開源，軟件都選擇了在 githup 上開源，方便眾人下載并修改源代碼一代代aclaren et al., 1972 , Goldfeder et al., 2017 , Lopez-Fernandez et al., 2019 , Rey e9)。.1.1 DNA 測序吞吐量的提高和成本的降低使得人類全基因組測序得以實(shí)現(xiàn)。自從第一次大類基因變異研究以來，規(guī)模越來越大的項目已經(jīng)陸續(xù)啟動，涉及到成千上萬的測序(Genomes Project et al., 2010 , Genome, 2009)。這些項目正在顛覆我們

西北農(nóng)林科技大學(xué)碩士學(xué)位論文的全基因組的鑒定與分析中，發(fā)現(xiàn)超過 63%的多外顯子基因發(fā)生了可變組織，早期階段發(fā)生可變剪接的基因要多于晚期發(fā)育，并表明可變剪接基因結(jié)構(gòu)和轉(zhuǎn)錄活性相關(guān)(Shen et al., 2014)。對二穗短柄草的全基因組可比較了單子葉植物與雙子葉植物之間可變剪接事件與植物防御相關(guān)基因件(MandadiandScholthof,2015)。對幼年和成年人類心臟組織可變剪接分心臟幼年與成年可變剪接類型與數(shù)量是不同的(Giudice et al., 2014)。2 可變剪接的類型變剪接共有 8 種類型，分別為外顯子跳躍（SE）、內(nèi)含子保留（RI）、可（A5SS）、可變的 3’端位點(diǎn)（A3SS）、相互排斥的外顯子（MXE）、可變子（AFE）、可變的最后一個外顯子（ALE）、串聯(lián) 3’端未翻譯區(qū)域（UTR） 2016)（圖 1-3 為這八種可變剪接類型的模式圖）。通常來說，可變剪接最本形式為：SE，RI，MXE，A3SS，A5SS。
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本文編號：2879937