01月23 【項目文章速遞】成熟與未成熟的大鼠垂體前葉中的lncRNA鑒定

2017年12月，吉林大學(xué)袁寶老師在Scientific Reports發(fā)表了一篇關(guān)于大鼠垂體的研究，鑒定了不同發(fā)育階段的垂體中的lncRNAs，并構(gòu)建了促卵泡生長激素FSH的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。

Identification of long non-coding RNAs in the immature and mature rat anterior pituitary
成熟與未成熟的大鼠垂體前葉中的lncRNA鑒定

期刊： Scientific Reports ? ?影響因子：4.259

1.研究背景

垂體是哺乳動物最重要的內(nèi)分泌腺，分前葉和后葉兩部分。它分泌多種激素，如生長激素、促甲狀腺激素、促腎上腺皮質(zhì)激素、促卵泡生長激素(FSH)等。這些激素對代謝、生長、發(fā)育和生殖等有重要作用。在未成熟的垂體中，激素的含量應(yīng)該在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)，以適應(yīng)身體的發(fā)育和生長。在成熟的腦垂體中，激素主要影響生殖能力。在大鼠的垂體研究中，更多的是關(guān)注基因和miRNA，對lncRNAs的研究比較少。最近的研究報道lncRNAs參與了垂體的腫瘤發(fā)生，說明lncRNA很可能通過調(diào)控垂體相關(guān)生物學(xué)過程來調(diào)節(jié)生長發(fā)育與生殖。

2.材料方法

樣品：15日齡和120日齡大鼠（Rattus norvegicus）各取3只，同日齡的3只大鼠的垂體前葉混合成1個樣品，2個樣品測序數(shù)據(jù)量分別是14G和15G。
平臺：百邁客Illumina HiSeq X ten平臺
分析平臺：百邁客云平臺（BMKCloud），利用云平臺做了個性化分析
分析內(nèi)容：

圖1? 分析內(nèi)容

3.研究結(jié)果

1.鑒定未成熟和成熟垂體前葉形態(tài)學(xué)差異
我們檢測了兩個發(fā)育階段垂體前葉形態(tài)學(xué)上的差異，成熟的垂體前葉有更清晰的邊界和更多的毛細(xì)血管，因此我們推測有某些因子導(dǎo)致了大鼠垂體的形態(tài)和功能差異，根據(jù)近幾年的研究，這種因子可能是lncRNA。

圖2 未成熟和成熟的垂體組織的形態(tài)學(xué)鑒定
（A.15日齡垂體前葉放大100倍；B. 15日齡垂體前葉放大500倍；C. 120日齡垂體前葉放大100倍；D. 120日齡垂體前葉放大500倍）

2.lncRNA的鑒定和差異分析
對兩個日齡的垂體前葉分別測序，比對效率分別為95.06% 和95.15% ，本研究中我們鑒定共到7039個lncRNA，lncRNA的平均長度為2052bp，比mRNA略長。而76.5%的lncRNA含有2個外顯子，mRNA平均含有4.1個外顯子。

圖3? lncRNA和mRNA的長度（A）、外顯子個數(shù)（B）的比較

使用fold change≥2且FDR< 0.05，篩選到1181個差異表達(dá)的lncRNA，其中有607個是上調(diào)的?；谖恢藐P(guān)系進(jìn)行靶基因預(yù)測，發(fā)現(xiàn)靶基因主要參與了抗原處理和呈遞途徑，自身免疫甲狀腺疾病途徑和I型糖尿病途徑。

圖4? lncRNAs 和mRNA的表達(dá)量分布情況

促卵泡生長激素(FSH) 是垂體前葉分泌的一種糖蛋白激素，其主要功能是卵巢的卵泡發(fā)育和成熟。我們在反式靶基因中找到了調(diào)控FSHb基因的lncRNA，并用其中3個新鑒定到的lncRNA構(gòu)建調(diào)控網(wǎng)絡(luò)圖。

圖5 qPCR驗(yàn)證10個高表達(dá)的lncRNAs和3種與FSHb基因相互作用的新lncRNA
（A. 10個高表達(dá)的lncRNA的定量結(jié)果；B. lncRNAs和FSHb基因的相互作用網(wǎng)絡(luò)；C-E.三種新lncRNA的定量結(jié)果）

3.qPCR驗(yàn)證
我們挑選調(diào)控FSHb的3個新lncRNA 和十倍差異的lncRNA 做qPCR驗(yàn)證，定量結(jié)果和測序結(jié)果吻合。前人的研究表明FSHb基因的表達(dá)量在性成熟階段明顯增加，這三個新lncRNA的表達(dá)趨勢和FSHb mRNA一致。

結(jié)論
本項目系統(tǒng)地研究了lncRNA在15日齡未成熟小鼠和120日齡成熟大鼠垂體前葉的情況，共鑒定到7039個lncRNA，1181個差異表達(dá)的lncRNA，并預(yù)測靶基因。順式靶基因主要富集到抗原處理和呈遞途徑，自身免疫甲狀腺疾病途徑和I型糖尿病途徑；根據(jù)反式靶基因構(gòu)建了調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，發(fā)現(xiàn)有3個新lncRNA能夠靶向調(diào)控促卵泡生長激素FSHb基因，為后續(xù)的深入研究奠定了基礎(chǔ)。

研究亮點(diǎn)
垂體分泌的幾種激素，在發(fā)育階段起著關(guān)鍵作用，尤其是促卵泡生長激素FSH，能夠促進(jìn)卵泡的發(fā)育和成熟。lncRNA在生物學(xué)過程中有重要作用，如表觀修飾，細(xì)胞分化，轉(zhuǎn)錄調(diào)控，生長發(fā)育，抗病等。最近的研究表明，lncRNAs參與垂體腫瘤的發(fā)生，這項研究鑒定了在大鼠垂體前葉各發(fā)育階段的lncRNA的情況，并找到了調(diào)控FSHb的lncRNAs。

參考文獻(xiàn)
BaoY, Zhang J B et al. Identification of long non-coding RNAs in the immature and mature rat anterior pituitary. [J]. Sci Rep, 2017, 7:17780

轉(zhuǎn)錄調(diào)控 覃 琪丨文案
吳戈宇 | 審核
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