脂肪來(lái)源的microRNA調(diào)控豬產(chǎn)仔數(shù)相關(guān)基因的預(yù)測(cè)

肖紅衛(wèi)+鄭新民

摘要：研究脂肪來(lái)源的miRNAs對(duì)母豬產(chǎn)仔數(shù)相關(guān)基因的調(diào)控，挖掘已有研究中關(guān)聯(lián)脂肪代謝的miRNAs以及關(guān)聯(lián)母豬產(chǎn)仔數(shù)的基因，并利用TargetScan軟件對(duì)關(guān)聯(lián)母豬產(chǎn)仔數(shù)的基因上可能存在的miRNAs的調(diào)控位點(diǎn)進(jìn)行預(yù)測(cè)。結(jié)果表明，關(guān)聯(lián)母豬產(chǎn)仔數(shù)相關(guān)基因的分別有5個(gè)下調(diào)基因（miRNAs）、28個(gè)上、下調(diào)基因（miRNAs）接受miRNAs調(diào)控，另有8個(gè)基因不受miRNAs調(diào)控，為從miRNAs角度研究脂肪代謝與母豬產(chǎn)仔數(shù)之間的關(guān)系奠定基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：miRNAs；脂肪代謝；母豬產(chǎn)仔數(shù)；預(yù)測(cè)

中圖分類(lèi)號(hào)：S828 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2017）23-4608-05

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2017.23.048

Abstract： This investigation is conducted to study the regulation of fat source miRNAs to sows litter size related genes. The miRNAs associated with fat metabolism and the genes associated with sow litter size were explored， and the TargetScan was used to predict the presence of miRNAs loci in the population of associated sows. The results showed that 5 genes （miRNAs down regulated） and 28（miRNAs up， down regulated） genes were regulated by miRNAs， and another 8 genes were not regulated by miRNAs. The results lay the foundation for the study of the relationship between fat metabolism and litter size from miRNAs.

Key words： miRNAs； fat metabolism； sow litter size； prediction

豬的繁殖性狀是實(shí)現(xiàn)養(yǎng)豬企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要經(jīng)濟(jì)性狀，遺傳育種學(xué)家采用遺傳選育來(lái)提高該性狀，只取得了有限的遺傳進(jìn)展。其中，窩產(chǎn)仔數(shù)的遺傳力較低（0.10～0.15），在群內(nèi)對(duì)窩產(chǎn)仔數(shù)進(jìn)行選育的效果較差，說(shuō)明環(huán)境因素對(duì)窩產(chǎn)仔數(shù)的影響很大。自然選擇過(guò)程傾向于繁殖更多后代的動(dòng)物，因?yàn)檫@樣可以使其更多的基因傳遞下去。在前期試驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)，配種后的第1胎母豬體況過(guò)肥會(huì)導(dǎo)致母豬難發(fā)情，產(chǎn)仔少。體況消瘦，產(chǎn)仔數(shù)降低。對(duì)于母豬而言，產(chǎn)仔數(shù)受到多種基因的調(diào)控，脂肪組織是儲(chǔ)存能量的主要場(chǎng)所，二者之間通過(guò)何種機(jī)制關(guān)聯(lián)尚不清楚。本研究分析了脂肪來(lái)源的miRNAs對(duì)母豬產(chǎn)仔數(shù)相關(guān)基因的調(diào)控，挖掘已有研究中關(guān)聯(lián)脂肪代謝的miRNAs以及關(guān)聯(lián)母豬產(chǎn)仔數(shù)的基因，并利用TargetScan軟件對(duì)關(guān)聯(lián)母豬產(chǎn)仔數(shù)的基因上可能存在的miRNAs的調(diào)控位點(diǎn)進(jìn)行預(yù)測(cè)，以期為從miRNAs角度研究脂肪代謝與母豬產(chǎn)仔數(shù)之間的關(guān)系提供參考。

1 材料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

數(shù)據(jù)來(lái)源于中國(guó)知網(wǎng)（CNKI）和NCBI。

1.2 研究方法

以基因和產(chǎn)仔數(shù)為關(guān)鍵詞在中國(guó)知網(wǎng)（CNKI）上檢索已發(fā)表的文章，以脂肪代謝和miRNA為關(guān)鍵詞在NCBI上檢索已發(fā)表的文章，并做統(tǒng)計(jì)分析。在NCBI上查找相關(guān)基因并用TargetScan（http：//www.targetscan.org）預(yù)測(cè)基因上可能存在的miRNAs調(diào)控位點(diǎn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 脂肪代謝失調(diào)導(dǎo)致的miRNAs變化

脂肪組織不僅可以分泌激素和其他信號(hào)蛋白質(zhì)影響其他組織，而且可以分泌循環(huán)miRNAs。這些循環(huán)miRNAs可以通過(guò)外泌體途徑釋放到外周血中。這些循環(huán)miRNAs隨著血液在機(jī)體內(nèi)循環(huán)，它們不翻譯成蛋白質(zhì)，但可以調(diào)節(jié)其他RNA產(chǎn)生蛋白質(zhì)的過(guò)程，這樣脂肪組織來(lái)源的循環(huán)miRNAs就可以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離傳遞自身變化的信號(hào)到靶組織，以調(diào)節(jié)其他組織基因的表達(dá)[1]。研究發(fā)現(xiàn)，在脂肪代謝失調(diào)后miRNAs有上調(diào)和/或下調(diào)兩種變化。脂肪代謝失調(diào)引起的miRNAs變化見(jiàn)表1。

2.2 與母豬產(chǎn)仔數(shù)相關(guān)聯(lián)的基因

以基因和產(chǎn)仔數(shù)為關(guān)鍵詞在中國(guó)知網(wǎng)（CNKI）上檢索已發(fā)表的文章，發(fā)現(xiàn)與豬產(chǎn)仔數(shù)相關(guān)的基因有ABIN-1、ADAMTS-1、AREG、BMP15、CNVR36、EPHA1、EGF、ESR、 FBPs、 FSH、 FSHβ、 FSHR、 Fsn/3、 FUT1、 GDF9、GSTM2、IL-10、INHA、ITGA4、KISS-1、Leptin、LHR、Lrh-1、MUC1、NCOA1、OB、OPN、PGR、Prepro-orexin、PRL、 PRLR、 RBP4、 Renin、 RPL10a、 RYR1、 STIM1、TGFβ、VEGF、WNT4、ZAR1、zp3等41個(gè)基因[13-41]。

2.3 與母豬產(chǎn)仔數(shù)相關(guān)的基因上存在的miRNAs作用位點(diǎn)預(yù)測(cè)

用TargetScan（http：//www.targetscan.org）預(yù)測(cè)與母豬產(chǎn)仔數(shù)相關(guān)的基因上可能存在的miRNAs調(diào)控位點(diǎn)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，共有19個(gè)基因上沒(méi)有發(fā)現(xiàn)可能調(diào)控FSHB基因的表達(dá)，結(jié)果見(jiàn)表2。

2.4 與豬產(chǎn)仔數(shù)相關(guān)基因上存在的miRNAs作用位點(diǎn)預(yù)測(cè)

研究發(fā)現(xiàn)，33個(gè)與豬產(chǎn)仔數(shù)相關(guān)的基因受miRNAs調(diào)控，其中，不受脂肪來(lái)源miRNAs調(diào)控的關(guān)聯(lián)產(chǎn)仔數(shù)的基因共有8個(gè)，見(jiàn)表3。受脂肪來(lái)源的miRNAs調(diào)控（下調(diào)）的關(guān)聯(lián)產(chǎn)仔數(shù)的基因共有5個(gè)，見(jiàn)表4。受脂肪來(lái)源miRNAs調(diào)控（上調(diào)、下調(diào)）的關(guān)聯(lián)產(chǎn)仔數(shù)的基因共有28個(gè)，見(jiàn)表5。

2.5 海綿效應(yīng)假說(shuō)

體內(nèi)的脂肪來(lái)源的循環(huán)miRNAs構(gòu)成一個(gè)調(diào)控母豬產(chǎn)仔數(shù)相關(guān)基因的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。推測(cè)，體況適中的情況下該調(diào)控網(wǎng)絡(luò)（如圖1中3分所示），當(dāng)體況偏瘦或者過(guò)肥，其閾值都會(huì)影響母豬的產(chǎn)仔數(shù)[42]。

Margaret和Phillip于2012年提出的海綿模型對(duì)單個(gè)基因的調(diào)控比較適用，但是不能解釋母豬體況變瘦后窩產(chǎn)仔數(shù)同樣發(fā)生減少的現(xiàn)象，因此推測(cè)在膘情適中的母豬外周血中存在一個(gè)由循環(huán)RNAs（miR-16、miR-221和miR-222等）組成的穩(wěn)態(tài)，這些循環(huán)RNAs處于動(dòng)態(tài)平衡中，脂肪組織不斷產(chǎn)生循環(huán)miRNAs，所產(chǎn)生的循環(huán)miRNAs用于調(diào)控母豬產(chǎn)仔相關(guān)基因而消耗。當(dāng)母豬的體況發(fā)生變化，miRNAs的豐度隨之發(fā)生變化，并迅速調(diào)節(jié)相關(guān)基因的表達(dá)，把母豬脂肪組織的厚薄變化信號(hào)傳遞到窩產(chǎn)仔數(shù)上（圖2）。

3 討論

Margaret和Phillip于2012年探討了小分子RNA（miRNAs）如何應(yīng)對(duì)復(fù)雜波動(dòng)的外界環(huán)境，緩沖機(jī)體生物學(xué)網(wǎng)絡(luò)功能[41]，提出在生物體內(nèi)存在一個(gè)由miRNAs組成調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，miRNA-靶點(diǎn)相互作用產(chǎn)生非線性靶蛋白輸出。目標(biāo)mRNA的產(chǎn)量低于一定的閾值，靶基因受到強(qiáng)烈壓抑；閾值以上，壓抑較弱，靶基因可以發(fā)揮有競(jìng)爭(zhēng)力的“海綿”般的效果，閾值的位置取決于miRNA的濃度。

在生產(chǎn)實(shí)踐中，母豬的體況過(guò)瘦或者過(guò)肥均會(huì)影響每胎產(chǎn)仔數(shù)，科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)，有眾多的基因參與母豬每胎產(chǎn)仔數(shù)的構(gòu)成。在同一品種的母豬群體中，每胎產(chǎn)仔數(shù)會(huì)逐漸減少，對(duì)于母豬個(gè)體而言，其基因組并沒(méi)有發(fā)生變化。Thomas等[1]發(fā)現(xiàn)，脂肪組織來(lái)源的循環(huán)miRNAs經(jīng)外泌體途徑實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離傳遞自身變化的信號(hào)到靶組織以調(diào)節(jié)其他組織基因的表達(dá)后，脂肪來(lái)源的miRNA調(diào)控豬產(chǎn)仔數(shù)相關(guān)基因的表達(dá)開(kāi)始被科學(xué)家重視。

通過(guò)生物信息學(xué)預(yù)測(cè)發(fā)現(xiàn)，有多個(gè)脂肪來(lái)源的miRNAs調(diào)控母豬產(chǎn)仔數(shù)相關(guān)的基因。Thomas等[1]研究發(fā)現(xiàn)miR-16、miR-221和miR-222具有隨脂肪的增加而增加的特性，并且體況變肥后靶基因的表達(dá)會(huì)發(fā)生抑制，所以推測(cè)脂肪代謝失調(diào)導(dǎo)致的miRNAs的變化參與了調(diào)控母豬產(chǎn)仔數(shù)變化的過(guò)程。

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