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，并構建了促卵泡生長(cháng)激素FSH的調控網(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(dòng)物最重要的內分泌腺，分前葉和后葉兩部分。它分泌多種激素，如生長(cháng)激素、促甲狀腺激素、促腎上腺皮質(zhì)激素、促卵泡生長(cháng)激素(FSH)等。這些激素對代謝、生長(cháng)、發(fā)育和生殖等有重要作用。在未成熟的垂體中，激素的含量應該在適當的范圍內，以適應身體的發(fā)育和生長(cháng)。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(shuō)明lncRNA很可能通過(guò)調控垂體相關(guān)生物學(xué)過(guò)程來(lái)調節生長(cháng)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(gè)樣品，2個(gè)樣品測序數據量分別是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(gè)性化分析
分析內容：

圖1? 分析內容

3.研究結果

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(gè)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血管，因此我們推測有某些因子導致了大鼠垂體的形態(tài)和功能差異，根據近幾年的研究，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(gè)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(gè)lncRNA，lncRNA的平均長(cháng)度為2052bp，比mRNA略長(cháng)。而76.5%的lncRNA含有2個(gè)外顯子，mRNA平均含有4.1個(gè)外顯子。

圖3? lncRNA和mRNA的長(cháng)度（A）、外顯子個(gè)數（B）的比較

使用fold change≥2且FDR< 0.05，篩選到1181個(gè)差異表達的lncRNA，其中有607個(gè)是上調的?；谖恢藐P(guān)系進(jìn)行靶基因預測，發(fā)現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的表達量分布情況

促卵泡生長(cháng)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控FSHb基因的lncRNA，并用其中3個(gè)新鑒定到的lncRNA構建調控網(wǎng)絡(luò )圖。

圖5 qPCR驗證10個(gè)高表達的lncRNAs和3種與FSHb基因相互作用的新lncRNA
（A. 10個(gè)高表達的lncRNA的定量結果；B. lncRNAs和FSHb基因的相互作用網(wǎng)絡(luò )；C-E.三種新lncRNA的定量結果）

3.qPCR驗證
我們挑選調控FSHb的3個(gè)新lncRNA 和十倍差異的lncRNA 做qPCR驗證，定量結果和測序結果吻合。前人的研究表明FSHb基因的表達量在性成熟階段明顯增加，這三個(gè)新lncRNA的表達趨勢和FSHb mRNA一致。

結論
本項目系統地研究了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(gè)lncRNA，1181個(gè)差異表達的lncRNA，并預測靶基因。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；根據反式靶基因構建了調控網(wǎng)絡(luò )，發(fā)現有3個(gè)新lncRNA能夠靶向調控促卵泡生長(cháng)激素FSHb基因，為后續的深入研究奠定了基礎。

研究亮點(diǎn)
垂體分泌的幾種激素，在發(fā)育階段起著(zhù)關(guān)鍵作用，尤其是促卵泡生長(cháng)激素FSH，能夠促進(jìn)卵泡的發(fā)育和成熟。lncRNA在生物學(xué)過(guò)程中有重要作用，如表觀(guān)修飾，細胞分化，轉錄調控，生長(cháng)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，并找到了調控FSHb的lncRNAs。

參考文獻
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

轉錄調控 覃 琪丨文案
吳戈宇 | 審核
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