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全转录组测序在动物研究中的应用(小鼠、大鼠、兔、猪、牛、鸡、羊)


    今天跟大家分享几篇利用全转录组测序方法(一个样本同时检测四种类型RNAs)进行动物研究的文章。通过对表型差异或者不同发育时期动物样本的检测,能够得到四种RNA表达变化及网络调控关系等大量原始数据,为一篇3-6分的文章打下坚实的基础,是一种“简单高效、旱涝保收”的研究策略。“猪呀羊呀送到哪里去呀,送给那天昊来测一波!”。

1、Characterization of circRNA-Associated-ceRNA Networks in a Senescence-Accelerated Mouse Prone 8 Brain

题目:小鼠加速衰老SAMP8模型脑circRNA相关ceRNA网络特征
发表杂志:Molecular Therapy 影响因子:6.688  发表日期:2017-9
   
    阿尔茨海默病(AD)是最常见的神经退行性疾病之一。最近的研究揭示了AD和circRNA相关的ceRNA网络之间的潜在联系。在本研究中,研究者通过全转录组测序系统地探讨了7月龄的易衰老小鼠模型(SAMP8)大脑中的circRNA相关ceRNA机制,获得了235个明显失调的circRNAs,30个明显失调的miRNAs和1202个明显失调的mRNAs。本研究在SAMP8大脑中构建了最全面的circRNA相关的ceRNA网络。GO分析显示,这些网络从不同角度参与调节AD的发展,例如轴突末端(GO:0043679)和突触(GO:0045202)。经过严格的选择,研究者发现在这种AD小鼠模型中,circRNA相关的ceRNA网络主要参与Aβ清除(Hmgb2)和髓鞘功能(Dio2)的调节。这项研究首次对SAMP8小鼠大脑中circRNA相关的ceRNA图谱进行了系统剖析。所选择的circRNA相关的ceRNA网络将对未来AD的诊断和治疗产生深远的影响。

2、Systematic Analysis of RNA Regulatory Network in Rat Brain after Ischemic Stroke

题目:大鼠缺血性脑卒中RNA调节网络的系统性分析
发表杂志:Biomed Research International 影响因子:2.583  发表日期:2018-1

    尽管广泛的研究已经确定缺血性脑卒中存在大量的miRNAs和lncRNAs,但是对脑局部缺血的RNA调节网络反应仍然知之甚少。本研究同时检测了短暂大脑动脉闭塞引起的局灶性缺血的lncRNAs、miRNAs和mRNAs的表达谱变化。共表达网络分析揭示了1924个新发现的lncRNA可能参与脑损伤和DNA 修复。此外,基于ceRNA 假说发现缺血性脑卒中功能性lncRNA:miRNA:mRNA的相互作用。简而言之,本研究报道了大量对局部缺血有反应的新的lncRNA,并构建了一个系统的RNA调节网络,突出了lncRNA在缺血性卒中的作用。


3、Comprehensive Analysis of circRNA Expression Pattern and circRNA-miRNA-mRNA Network in the Pathogenesis of Atherosclerosis in Rabbits

题目:动脉粥样硬化发病机制中circRNA表达模式和circRNA-miRNA-mRNA调控网络的综合分析
发表杂志:Aging  影响因子:4.867  发表日期:2018-9

    动脉粥样硬化是一种慢性多因素炎症性疾病,但关于circRNA在动脉粥样硬化中的作用知之甚少。在本研究中,病例组的三只兔子被喂食高脂肪食物以诱发动脉粥样硬化,另外三只兔子被喂食正常食物。为了探讨circRNA在动脉粥样硬化中的生物学功能,研究者用全转录组测序检测了circRNA、miRNA和mRNA的表达谱,许多被鉴定在动脉粥样硬化中的显著改变。接下来,实验用miRanda工具预测了miRNA靶相互作用,并构建了差异表达的circRNA-miRNA-mRNA三重网络。GO富集分析表明,网络中的基因参与细胞粘附、细胞激活和免疫反应。此外,实验得到了一个失调circRNA相关的ceRNAs网络,并发现7个circRNAs与动脉粥样硬化有关。这些结果表明,circRNA和它们竞争的RNA之间的相互作用可能在动脉粥样硬化的发展中起着至关重要的作用。
 

4、Comprehensive Analysis of Differentially Expressed mRNA, lncRNA and circRNA and Their ceRNA Networks in the Longissimus Dorsi Muscle of Two Different Pig Breeds

题目:两个不同品种背最长肌差异mRNA、lncRNA和circRNA及其ceRNA网络的综合分析
发表杂志:International Journal of Molecular Sciences  影响因子:3.687  发表日期:2019-3
 
    已知lncRNA和circRNA参与脂肪形成和肌肉分化,但它们对猪肌肉性状的影响还不清楚。本研究比较了它们在中国淮南猪(HN,脂肪型)和西方商品杜洛克×(Landrace×Yorkshire)猪(DLY,瘦型)背最长肌中的表达谱,发现有854个mRNA、233个lncRNA和66个circRNA差异表达。差异表达的mRNA和circRNA在Wnt信号途径(脂肪形成)、快速纤维和慢速纤维之间的转换(肌源分化)以及丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢(猪肉风味)中富集。潜在的lncRNAs/circRNAs-miRNAs-mRNAs调控网络共有MYOD1PPARD、miR-423-5p和miR-874,它们与骨骼肌肌肉增殖、分化/再生和脂肪形成相关。总之,这些差异表达的ncRNA可能参与肌肉性状的分子基础,充当miRNAs的ceRNA。

5、Key Genes and Pathways Associated With Inner Ear Malformation in SOX10p.R109W Mutation Pigs

题目:SOX10p.R109W突变内耳畸形相关的关键基因和途径研究
发表杂志:Frontiers in Molecular Neuroscience  影响因子:3.902  发表日期:2018-6

    SRY-box10 (SOX10)突变可能导致内耳畸形,但其内耳发育的分子机制尚不清楚。本文研究了SOX10突变小型猪感音神经性耳聋模型不同胚胎阶段的内耳形态学,并进行了全转录组测序和生物信息学分析。结果表明,小型猪的SOX10突变导致耳蜗的不完全分割,由中间和顶端融合造成了囊状顶端、耳蜗内模缺损和耳蜗导管缩短。该模型展示了173个差异表达基因和185个差异表达的lncRNAs。下调表达基因中最显著地在TRP通道、花生四烯酸代谢和唾液分泌途径的炎症介质调控通路中富集,而上调表达基因中最显著地在系统性红斑狼疮和酒精中毒途径中富集。基于基因簇分析,研究者认为最关键的四组基因簇为WNT1、KCNQ4、STRC和PAX6。
 

6、Characterization of lncRNA-miRNA-mRNA Network to Reveal Potential Functional ceRNAs in Bovine Skeletal Muscle

题目:骨骼肌中lncRNA-miRNA-mRNA网络分析揭示潜在功能性ceRNAs
发表杂志:Frontiers in Genetics  影响因子:4.151  发表日期:2019-2
 
    越来越多的证据表明,ncRNA正在成为骨骼肌发育的关键调节因子。为了揭示它们的功能作用和调控机制,本研究根据ceRNA理论,利用全转录组测序数据构建了一个lncRNA-miRNA-mRNA网络。随后,进行了网络分析、GO和KEGG通路富集分析,用于lncRNA和ceRNAs的功能注释和探讨。该结果揭示了一个无标度特征网络,该网络对牛骨骼肌发育表现出高度的功能特异性:共表达lncRNAs在肌肉发育相关的生物过程和Wnt信号通路中显著富集。此外,基因集富集分析(GSEA)表明风险评分有与肌生成相关的趋势,差异表达的RNAs通过qPCR得到验证,进一步证实了本网络的可信度。总之,这项研究提供了牛骨骼肌发育中lncRNA介导的ceRNA功能和机制的见解,并将扩展人们对哺乳动物lncRNA生物学的理解。


7、Whole-transcriptome analysis of atrophic ovaries in broody chickens reveals regulatory pathways associated with proliferation and apoptosis

题目:布鲁迪萎缩卵巢的全转录组分析揭示了与增殖和凋亡相关的调节途径
发表杂志:Scientific Reports  影响因子:4.122  发表日期:2018-5
 
    蛋鸡的育雏导致卵巢萎缩,从而降低生产率,但影响卵巢发育的调节机制仍不清楚。本研究采集了380日龄蛋鸡萎缩卵巢和同龄蛋鸡正常卵巢进行全转录组测序。结果鉴定了3480个差异表达mRNAs,其中1719个下调,1761个上调。有959个差异表达lncRNAs,其中56个下调,903个上调。在116个miRNAs中,79个下调,37个上调。许多mRNA和miRNAs/lncRNAs靶基因在生殖过程、细胞增殖和凋亡途径中显著富集。通过考虑卵巢发育相关基因和miRNAs之间的靶标关系和表达水平的相关性,构建了miRNA交叉基因通路网络。通过整合mRNAs和lncRNAs之间的竞争关系构建了一个ceRNA网络,并鉴定了几个lncRNAs,它们被预测调节多个关键基因表达。本研究发现的mRNAs、miRNAs和lncRNAs可能是布鲁迪鸡卵巢发育的重要候选调节因子。

8、LncRNA882 regulates leukemia inhibitory factor (LIF) by sponging miR-15b in the endometrial epithelium cells of dairy goat

题目:LncRNA882通过对山羊子宫内膜上皮细胞中miR-15b的海绵作用来调节白血病抑制因子
发表杂志:Journal of Cellular Physiology  影响因子:3.923  发表日期:2019-4
 
    尽管lncRNAs在几乎所有的生物过程中发挥作用,但对其在子宫内膜中的生物学功能知之甚少。本研究采用全转录组测序,对妊娠第5天(prereceptive endometrium, PE)和第15天(receptive endometrium, RE)山羊子宫内膜组织中的lncRNAs进行了综合分析。结果,在PE和RE之间发现了668个差异表达的lncRNAs。进一步研究表明,受雌激素(E2)和孕激素(P4)调节的lncRNA882可作为miR-15b的ceRNAs,抑制转化生长因子-b激活激酶1结合蛋白3 (TAB3)的表达,进而间接调节白血病抑制因子(LIF)的水平。这有助于山羊子宫内膜容受性的形成。总之,本研究阐明了山羊子宫内膜上皮细胞和上皮细胞的基因谱,lncRNA882作为miR-15b的ceRNA,间接调节山羊子宫内膜上皮细胞的LIF水平。本研究有助于人们更好地理解山羊子宫内膜容受性的分子调控。
 
 
 
全转录组测序技术优势

●   rRNA去除建库,保留了完整的RNA种类信息;
​●   链特异性文库,可以保留转录本的链信息,更准确地检测反义RNA;
​●   使用高通量测序,能够获得更加全面的RNA信息,包括低丰度的RNA;
​●   通过测定的序列信息精确地分析不同类型RNA的表达丰度变化及其生物学功能;
​●   分析同一样本中的mRNA、lncRNA、miRNA和circRNA四种类型RNA,明确这些RNA之间的共表达和调控关系,揭示ceRNA调控机制。
 
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