收稿日期:2024-06-25
基金項(xiàng)目:國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(32172696);國(guó)創(chuàng)中心先導(dǎo)項(xiàng)目(NCTIP-XD/B01);黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院創(chuàng)新工程重大項(xiàng)目(CX23ZD06)
作者簡(jiǎn)介:張冬杰(1980-),女,黑龍江佳木斯人,博士,研究員,主要從事民豬資源研究。(E-mail)djzhang8109@163.com
通訊作者:劉娣,(E-mail)liudi1963@163.com
摘要:為了揭示冷刺激下lncRNA5791的應(yīng)答模式,本研究利用實(shí)時(shí)熒光定量PCR技術(shù)(qRT-PCR)、核質(zhì)分離技術(shù)、RNA沉降(Pulldown)技術(shù)全面分析lncRNA5791生物功能。結(jié)果表明,lncRNA5791在冷刺激處理的民豬背部脂肪和腹股溝脂肪中相對(duì)表達(dá)量較高,在臀部脂肪中相對(duì)表達(dá)量較低。冷刺激處理后豬不同部位脂肪中l(wèi)ncRNA5791的相對(duì)表達(dá)量均極顯著高于常溫對(duì)照(Plt;0.01)。lncRNA5791定位于豬的9號(hào)染色體,其在細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)中均有分布。在脂肪細(xì)胞增殖期,lncRNA5791的表達(dá)持續(xù)受到抑制;在脂肪細(xì)胞分化期,lncRNA5791的相對(duì)表達(dá)量呈現(xiàn)先升高后下降的趨勢(shì)。質(zhì)譜分析結(jié)果表明,lncRNA5791可能與膜聯(lián)蛋白A2(ANXA2)、泛素A52殘留核糖體蛋白融合產(chǎn)物1(UBA52)和組蛋白H4(H4)互作。本研究結(jié)果為揭示lncRNA5791在冷刺激應(yīng)答中的具體調(diào)控機(jī)制奠定了重要基礎(chǔ)。
關(guān)鍵詞:豬;lncRNA5791;相對(duì)表達(dá)量;亞細(xì)胞定位;互作蛋白
中圖分類號(hào):S828文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1000-4440(2025)01-0112-07
ExpressionpatternsandinteractingproteinanalysisofpiglncRNA5791
ZHANGDongjie,MAShouzheng,WANGLiang,LIUDi
(InstituteofAnimalHusbandry,HeilongjiangAcademyofAgriculturalSciences,Harbin150086,China)
Abstract:InordertorevealtheresponsepatternoflncRNA5791undercoldstimulation,thisstudycomprehensivelyanalyzedthebiologicalfunctionsoflncRNA5791byusingreal-timefluorescencequantitativePCRtechnology(qRT-PCR),nuclear-cytoplasmicseparationtechnologyandRNApull-downtechnology.TheresultsshowedthattherelativeexpressionleveloflncRNA5791wasrelativelyhighinthebackfatandinguinalfatofMinpigstreatedwithcoldstimulation,andrelativelylowintheglutealfat.TherelativeexpressionlevelsoflncRNA5791inthefatsofdifferentpartsofpigstreatedwithcoldstimulationwereallextremelysignificantlyhigherthanthoseofthenormaltemperaturecontrolgroup(Plt;0.01).lncRNA5791waslocatedonchromosome9ofpigsandwasdistributedinboththenucleusandthecytoplasm.Duringtheproliferationperiodofadipocytes,theexpressionoflncRNA5791wascontinuouslyinhibited.Duringthedifferentiationperiodofadipocytes,therelativeexpressionleveloflncRNA5791showedatrendofincreasingfirstandthendecreasing.TheresultsofmassspectrometryanalysisindicatedthatlncRNA5791mightinteractwithannexinA2(ANXA2),ubiquitinA52residueribosomalproteinfusionproduct1(UBA52)andhistoneH4(H4).TheresultsofthisstudylayanimportantfoundationforrevealingthespecificregulatorymechanismoflncRNA5791intheresponsetocoldstimulation.
Keywords:pig;lncRNA5791;relativeexpression;subcellularlocalization;interactingprotein
在哺乳動(dòng)物中,僅有1%~2%的DNA被轉(zhuǎn)錄成編碼蛋白質(zhì)的信使RNA(mRNA),而其余的DNA則被轉(zhuǎn)錄成非編碼RNA(Non-codingRNA,ncRNA)[1]。長(zhǎng)度小于200nt的ncRNA被稱為小ncRNA(SmallncRNA,sncRNA),長(zhǎng)度大于200nt的則被稱為長(zhǎng)ncRNA(lncRNA)。lncRNA廣泛存在于真核生物中,具有較強(qiáng)的時(shí)間和空間特異性以及組織特異性[2]。lncRNA在物種間保守性較差,參與調(diào)控基因轉(zhuǎn)錄、組蛋白修飾、DNA甲基化修飾等重要生命活動(dòng)[3]。
脂肪是重要的代謝和內(nèi)分泌組織,也是機(jī)體主要的能量?jī)?chǔ)存部位。目前,對(duì)人類脂肪組織的研究主要集中在肥胖和糖尿病的治療方面,對(duì)家養(yǎng)動(dòng)物脂肪組織的研究主要集中在背膘厚[4]、肌內(nèi)脂肪含量[5]和抗逆性[6]等方面。研究結(jié)果表明,lncRNA參與許多重要生物過(guò)程,包括脂肪分泌、脂質(zhì)代謝等。如lncRNAU90926可以通過(guò)調(diào)控PPAR信號(hào)通路及過(guò)氧化物酶體增殖物激活受體γ(PPARγ)調(diào)控脂肪沉積[7]。lncRNAGm15290可以競(jìng)爭(zhēng)性吸附miR-27b,促進(jìn)脂肪關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子PPARγ和CCAAT/增強(qiáng)子結(jié)合蛋白α(C/EBPα)基因表達(dá),從而調(diào)控脂質(zhì)代謝[8]。與mRNA相比,lncRNA表達(dá)水平較低,且在物種間保守性較差;與miRNA相比,lncRNA序列較長(zhǎng),能夠形成更為復(fù)雜的空間結(jié)構(gòu),lncRNA調(diào)控靶基因轉(zhuǎn)錄的機(jī)制也更復(fù)雜多樣。目前l(fā)ncRNA的作用機(jī)制尚未完全闡明。
民豬是中國(guó)華北型豬的主要代表之一,具有高繁殖力、產(chǎn)仔數(shù)多、抗寒和抗病力強(qiáng)、耐粗飼料、肉質(zhì)優(yōu)良的特點(diǎn)。本課題組利用轉(zhuǎn)錄組測(cè)序技術(shù)對(duì)冷刺激民豬的脂肪組織中差異表達(dá)的lncRNA進(jìn)行鑒定與篩選,發(fā)現(xiàn)了1個(gè)表達(dá)量上調(diào)7.8倍的lncRNA,與NCBI數(shù)據(jù)庫(kù)比對(duì)后,將其命名為lncRNA5791[9]。冷刺激會(huì)促進(jìn)脂肪細(xì)胞的能量代謝,改變其增殖分化模式。本研究擬利用分子生物學(xué)技術(shù)對(duì)冷刺激民豬的生物學(xué)特征進(jìn)行分析,為揭示lncRNA5791在豬低溫應(yīng)答中的作用提供理論依據(jù)。
1材料與方法
1.1試驗(yàn)材料
6頭6月齡體重相近的雌性民豬購(gòu)自黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院民豬保種場(chǎng)。6頭民豬隨機(jī)分為常溫對(duì)照和冷刺激處理,每處理3頭。民豬均在室內(nèi)飼養(yǎng),室內(nèi)溫度控制在(18±2)℃,當(dāng)室外平均溫度降至-20℃時(shí),將冷刺激處理民豬放于室外飼養(yǎng),對(duì)照豬仍在室內(nèi)飼養(yǎng)。試驗(yàn)期間保證充足的飼糧和飲水,冷刺激3d后,集中屠宰所有民豬,分別取民豬背部脂肪、臀部脂肪、頸部脂肪、胸部脂肪、腹股溝脂肪和腹部脂肪,于-80℃冰箱保存。
1.2試劑
主要試劑有Trizol、SYBRPremixExTaqⅡ(TliRNaseHPlus)、RNA反轉(zhuǎn)錄試劑盒、膠回收純化試劑盒,UniversalDNA純化回收試劑盒、脂肪組織胞質(zhì)胞核分離試劑盒、TranscriptAidT7高產(chǎn)率轉(zhuǎn)錄試劑盒。
1.3RNA提取及反轉(zhuǎn)錄
使用Trizol試劑提取民豬不同部位脂肪組織的RNA,利用NanoDrop2000amp;8000微量分光光度計(jì)檢測(cè)純度,利用安捷倫生物分析儀2100檢測(cè)RNA的濃度及完整性,使用反轉(zhuǎn)錄試劑盒將RNA反轉(zhuǎn)錄成cDNA。
1.4lncRNA5791在民豬不同部位脂肪組織中的表達(dá)情況
為檢測(cè)冷刺激3d后lncRNA5791在民豬背部脂肪、臀部脂肪、頸部脂肪、腹股溝脂肪及腹部脂肪組織中的表達(dá)水平,本研究利用實(shí)時(shí)熒光定量PCR(qRT-PCR)進(jìn)行檢測(cè)。依據(jù)NCBI數(shù)據(jù)庫(kù)中已公布的lncRNA5791基因序列(GenBank登錄號(hào):XR_002335791),通過(guò)Primer5.0軟件設(shè)計(jì)引物(lncRNA5791F:5′-GACGCCTTGCTTGTACCTGA-3′;lncRNA5791R:5′-TGTGCCCTTTGACTCTTCCA-3′),引物由吉林省庫(kù)美生物科技有限公司合成。PCR反應(yīng)體系:cDNA模板0.5μL,2×SYBRGreenPCRMixture10.0μL,上、下游引物(10μmol/L)各0.5μL,滅菌水8.5μL。PCR反應(yīng)程序:95℃10min;95℃15s,60℃30s,72℃30s,共40個(gè)循環(huán)。以GAPDH為內(nèi)參基因,其引物序列為GAPDHF:5′-GGTGAAGGTCGGAGTGAACG-3′;GAPDHR:5′-CTCGCTCCTGGAAGATGGTG-3′。通過(guò)2-△△Ct法計(jì)算lncRNA5791的相對(duì)表達(dá)量,△△Ct=△Ct冷刺激處理-△Ct對(duì)照,其中△Ct=CtlncRNA5791-CtGAPDH。
1.5lncRNA5791的染色體定位
依據(jù)NCBI數(shù)據(jù)庫(kù)中已公布的lncRNA5791序列,利用Primer5.0軟件設(shè)計(jì)PCR擴(kuò)增引物(lncRNA5791LF:5′-CCGAGGGAACCACCTACCGA-3′,lncRNA5791LR:5′-ACAACGATCATCACAACCCA-3′)。采用PCR擴(kuò)增目標(biāo)序列后進(jìn)行克隆測(cè)序,并與NCBI數(shù)據(jù)庫(kù)中的序列進(jìn)行比對(duì)分析,以確認(rèn)lncRNA5791在染色體上的定位。
1.6lncRNA5791的亞細(xì)胞定位
按照脂肪組織胞質(zhì)胞核分離試劑盒(Invent)說(shuō)明書(shū)分離細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)。取120~150mg民豬背部脂肪組織,37℃解凍后切成2~3mm3小塊,放入無(wú)RNA酶的1.5mL離心管中,加入600μLN/C緩沖液和15μLRNA抑制劑,研磨2~3min后,全部轉(zhuǎn)移至預(yù)冷的離心管柱中,-20℃孵育20min,4℃、500g離心5min,棄離心管柱,4℃、100g離心5min,小心吸取上清液,加入1.5mL離心管中(無(wú)RNA酶),30μLPBS溶液重懸細(xì)胞核,完成細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)的分離。使用MiniUniversalRNA提取試劑盒分別提取細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)RNA。通過(guò)qRT-PCR檢測(cè)lncRNA5791在脂肪細(xì)胞中的核質(zhì)分布情況,以GAPDH(主要在細(xì)胞質(zhì)表達(dá))和Neat1(主要在細(xì)胞核表達(dá))作為對(duì)照,引物序列為Neat1F:5′-AGAGTGATGCCTGGTAGATGG-3′;Neat1R:5′-GTGGCTTCCTGTGAGTATTGG-3′。
1.7lncRNA5791在豬脂肪細(xì)胞增殖和分化階段表達(dá)特征分析
取實(shí)驗(yàn)室凍存的民豬前脂肪細(xì)胞,37~39℃溫水復(fù)蘇后接種至完全培養(yǎng)基培養(yǎng)。培養(yǎng)12h首次收集細(xì)胞,之后每隔12h收集1次細(xì)胞,直到培養(yǎng)48h,待細(xì)胞匯合度達(dá)到90%~100%時(shí),加入脂肪細(xì)胞誘導(dǎo)培養(yǎng)基Ⅰ(5.0μg/mL胰島素,1.0μmol地塞米松,1.0μmol吲哚美辛,0.5μmol磷酸二酯酶抑制劑),誘導(dǎo)2d后,將脂肪細(xì)胞誘導(dǎo)培養(yǎng)基Ⅰ更換為脂肪細(xì)胞誘導(dǎo)培養(yǎng)基Ⅱ(5μg/mL胰島素),并于4d、6d、8d同一時(shí)間更換新的脂肪細(xì)胞誘導(dǎo)培養(yǎng)基Ⅱ,在每次更換培養(yǎng)基時(shí)收集細(xì)胞,直至誘導(dǎo)第8d。將所提RNA反轉(zhuǎn)錄成cDNA,保存于-20℃。以cDNA為模板,采用實(shí)時(shí)熒光定量PCR檢測(cè)lncRNA5791在脂肪細(xì)胞增殖期和分化期的表達(dá)情況。
1.8lncRNA5791互作蛋白的篩選與分析
以材料與方法1.5中克隆獲得的lncRNA5791片段為模板,通過(guò)PCR擴(kuò)增獲得含有T7啟動(dòng)子的DNA粗產(chǎn)物,引物序列如下:lncRNA5791-正義鏈-F:5′-taatacgactcactatagggCCGAGGGAACCACC ̄T ̄A ̄C ̄C ̄G ̄A ̄C ̄C ̄C ̄A ̄G ̄C ̄G ̄G ̄C-3′,lncRNA5791-正義鏈-R:5′-CATTTTTTATTTTTATTTTTATTTATTTT-3′(小寫(xiě)字母為T(mén)7啟動(dòng)子序列)。擴(kuò)增反義鏈的引物序列如下:lncRNA5791-反義鏈-F:5′-taatacgactcactatagggCATTTT ̄T ̄T ̄A ̄T ̄T ̄T ̄T ̄T ̄A ̄T ̄T ̄T ̄T ̄T ̄A ̄T ̄T ̄T ̄A ̄T ̄T ̄T ̄T-3′,lncRNA5791-反義鏈-R:5′-CCGAGGGAACCACCTACCGACCCAGCGGC-3′。擴(kuò)增片段作為RNApulldown試驗(yàn)的陰性對(duì)照。PCR反應(yīng)體系:10×BufferforKOD-Plus10μL,2mmoldNTPs8μL,25mmolMgSO44μL,100μm上下游引物各2μL,DNA模板2μL,1.0U/μLKOD-Plus2μL,加高純度水(DEPC)補(bǔ)至100μL。使用UniversalDNA純化回收試劑盒回收目的條帶。
以回收的目的條帶為模板,使用高產(chǎn)率轉(zhuǎn)錄試劑盒進(jìn)行體外轉(zhuǎn)錄。反應(yīng)體系:DNA模板1μg,5×TranscriptAidReactionBuffer4μL,10mmolATP2μL,10mmol/LCTP2μL,10mmolGTP2μL,10mmolUTP2μL,T7enzymemix2μL。在37℃下反應(yīng)40min后加入1μLDNaseI,37℃孵育15min以去除殘余DNA,加入28μLDEPC水,5mol醋酸銨5μL混合均勻。加入60μL無(wú)水乙醇和1μLEDTA,于-20℃靜置1h,然后16000g離心10min,棄上清液后用70%乙醇漂洗沉淀,沉淀物晾干后,將沉淀物溶于20μLDEPC水,通過(guò)瓊脂糖凝膠電泳驗(yàn)證RNA片段的大小。
嚴(yán)格按照PierceTMMagneticRNA-ProteinPull-DownKit試劑盒的操作說(shuō)明,獲取lncRNA5791與結(jié)合蛋白的復(fù)合物溶液。配制15mL分離膠(15%)和5mL濃縮膠(5%),進(jìn)行復(fù)合物溶液SDS-PAGE電泳,電泳條件:濃縮膠,80V電壓電泳30min;分離膠,120V電壓電泳60min,電泳結(jié)束后,將膠置于去離子水中清洗5min,棄掉清洗液,加入固定液,室溫下固定30min,隨后棄掉固定液,加入去離子水清洗2次,加入致敏液浸泡30min,棄掉致敏液后,加入去離子水清洗2次,加入染色液,室溫下染色20min,棄掉染色液,加入去離子水清洗2次,加入顯色液,顯色2min左右,溶液變渾濁后棄掉顯色液,加入新的顯色液直至出現(xiàn)清晰的目的條帶,清洗后拍照留存。
切下lncRNA5791正義鏈編碼蛋白質(zhì)與反義鏈編碼蛋白質(zhì)間存在差異的條帶,送到武漢金開(kāi)瑞生物工程有限公司進(jìn)行質(zhì)譜分析。
1.9數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析
使用SPSS20.0軟件進(jìn)行單因素方差分析,每組3個(gè)生物學(xué)重復(fù)和3個(gè)技術(shù)重復(fù)。
2結(jié)果與分析
2.1lncRNA5791在不同部位脂肪組織中的表達(dá)情況
如圖1所示,lncRNA5791在冷刺激處理的民豬背部脂肪和腹股溝脂肪中相對(duì)表達(dá)量較高,在臀部脂肪中相對(duì)表達(dá)量較低。冷刺激處理豬不同部位脂肪中l(wèi)ncRNA5791的相對(duì)表達(dá)量均極顯著高于常溫對(duì)照(Plt;0.01),但豬不同部位脂肪中l(wèi)ncRNA5791的相對(duì)表達(dá)量上升幅度存在差異。說(shuō)明冷刺激會(huì)誘導(dǎo)lncRNA5791在脂肪中的表達(dá)。
2.2lncRNA5791的染色體定位
以lncRNA5791LF/lncRNA5791LR為引物,PCR擴(kuò)增后獲得808bp目的片段,通過(guò)BLAST比對(duì),在NCBI數(shù)據(jù)庫(kù)中獲得1段與其序列相似度達(dá)99%的非編碼RNA序列,該序列位于9號(hào)染色體,與序列相似家族72成員A(FAM72A)和雙特異性酪氨酸磷酸化調(diào)節(jié)激酶3(DYRK3)等基因相鄰(圖2)。
2.3lncRNA5791的亞細(xì)胞定位
亞細(xì)胞定位結(jié)果表明,lncRNA在細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)均有分布(圖3)。
2.4lncRNA5791在脂肪細(xì)胞增殖期和分化期的表達(dá)
由圖4可知,在細(xì)胞增殖期,lncRNA57910h時(shí)相對(duì)表達(dá)量最高,顯著高于12h、24h、36h、48h(Plt;0.05),隨著時(shí)間的延長(zhǎng)相對(duì)表達(dá)量呈下降趨勢(shì)。在細(xì)胞分化期,lncRNA5791相對(duì)表達(dá)量呈先上升后下降的趨勢(shì),在第4dlncRNA5791相對(duì)表達(dá)量達(dá)到最高,顯著高于0d、2d、6d、8d(Plt;0.05)。
2.5lncRNA5791互作蛋白的篩選
如圖5A所示,通過(guò)RNApulldown試驗(yàn)獲得與lncRNA5791互作的蛋白。質(zhì)譜分析結(jié)果(圖5B)表明,與lncRNA5791和陰性對(duì)照互作的蛋白質(zhì)分別有91個(gè)和92個(gè),與兩者共同互作的蛋白質(zhì)有59個(gè)。將與lncRNA5791互作的91個(gè)蛋白質(zhì)按照得分高低進(jìn)行排序,排名前10的蛋白質(zhì)如表1所示,從中去掉與陰性對(duì)照共有的蛋白質(zhì),獲得的3個(gè)特異性蛋白質(zhì)分別為膜聯(lián)蛋白A2(ANXA2)、泛素A52殘留核糖體蛋白融合產(chǎn)物1(UBA52)和組蛋白H4(H4)。
3討論
脂肪組織是一種富含脂肪細(xì)胞的特殊結(jié)締組織,可分為白色脂肪組織(WAT)和棕色脂肪組織(BAT)。脂肪組織不僅是儲(chǔ)存能量的場(chǎng)所,還是調(diào)控多種生理過(guò)程的重要代謝傳感器和內(nèi)分泌器官[10]。機(jī)體遭受冷刺激后,BAT通過(guò)線粒體內(nèi)膜上的H+轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白——解偶聯(lián)蛋白1(UCP1),以非顫栗性產(chǎn)熱的形式將儲(chǔ)存的能量轉(zhuǎn)化為熱量,從而維持體溫平衡[11]。WAT可通過(guò)褐變?cè)鰪?qiáng)動(dòng)物對(duì)寒冷環(huán)境的耐受性。Zhang等[12]發(fā)現(xiàn),在寒冷季節(jié),耐寒的蒙古綿羊肩胛和皮下的白色脂肪細(xì)胞直徑顯著增加,脂肪生成基因相對(duì)表達(dá)量顯著升高,腹膜和腎周的白色脂肪組織(WAT)發(fā)生季節(jié)性褐變。本課題組在前期研究發(fā)現(xiàn),冷刺激處理會(huì)改變民豬皮下脂肪組織基因的表達(dá)模式,且同一基因在不同部位脂肪中的表達(dá)存在差異[13]。由于豬缺失UCP1基因,無(wú)法形成傳統(tǒng)意義上的褐色脂肪[14],其脂肪組織在冷刺激下的產(chǎn)熱機(jī)制仍有待進(jìn)一步探究。
本研究進(jìn)一步利用qRT-PCR技術(shù)檢測(cè)了lncRNA5791在不同部位脂肪的表達(dá)情況,結(jié)果表明其在民豬背部脂肪和腹股溝脂肪中相對(duì)表達(dá)量較高,在臀部脂肪中相對(duì)表達(dá)量較低,這與潘建飛等[15]對(duì)巴馬豬的研究結(jié)果一致。說(shuō)明背部脂肪和腹股溝脂肪雖同為皮下脂肪,但對(duì)冷刺激的應(yīng)答模式存在差異。李倩文等[16]研究發(fā)現(xiàn),低溫誘導(dǎo)冬季藏豬腹股溝和肩胛處脂肪細(xì)胞呈現(xiàn)多腔脂滴形態(tài),同時(shí)脂肪細(xì)胞褐變基因相對(duì)表達(dá)量顯著提高。Engelhard等[17]研究發(fā)現(xiàn),冷刺激處理小鼠肩胛部棕色脂肪(iBAT)中l(wèi)ncRNAGm1555表達(dá)受到抑制,相對(duì)表達(dá)量較低,在肩胛部白色脂肪(iWAT)中相對(duì)表達(dá)量中等;lncRNAGm1555在附睪白色脂肪(eWAT)中相對(duì)表達(dá)量較高。結(jié)合本研究結(jié)果綜合分析,lncRNA對(duì)冷刺激產(chǎn)生了應(yīng)答,但其在不同脂肪組織中的調(diào)控機(jī)制不同,導(dǎo)致其相對(duì)表達(dá)量存在差異。
lncRNA的調(diào)控作用與其亞細(xì)胞定位密切相關(guān)。大多數(shù)lncRNA定位于細(xì)胞核中,作為細(xì)胞核組織和功能的調(diào)節(jié)因子,參與基因轉(zhuǎn)錄、組蛋白修飾等生物過(guò)程;部分lncRNA則被輸出到細(xì)胞質(zhì)中,通過(guò)調(diào)控mRNA的穩(wěn)定性、調(diào)節(jié)翻譯效率發(fā)揮作用[18]。此外,也有一些lncRNA可同時(shí)在細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核中表達(dá)。例如lncRNAPYCARD-AS1是一種靶向促凋亡基因PYCARD的反義lncRNA。在細(xì)胞核中,它將DNA甲基轉(zhuǎn)移酶1(DNMT1)和組蛋白甲基轉(zhuǎn)移酶(G9a)募集到PYCARD啟動(dòng)子區(qū),以促進(jìn)DNA甲基化和組蛋白H3第9位賴氨酸殘基的二甲基化(H3K9me2)修飾。在細(xì)胞質(zhì)中,它與PYCARDmRNA相互作用,抑制核糖體的組裝和PYCARD的翻譯[19]。本研究發(fā)現(xiàn),lncRNA5791同時(shí)定位于細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)中,但其具體作用機(jī)制尚不明確,仍需進(jìn)一步探究。
前脂肪細(xì)胞通過(guò)增殖和分化最終形成成熟的脂肪細(xì)胞,這一過(guò)程受到多條信號(hào)通路的調(diào)控,其中包含多種轉(zhuǎn)錄因子[20]。lncRNA的發(fā)現(xiàn)進(jìn)一步完善了脂肪細(xì)胞調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。有研究結(jié)果表明,lncBATE10通過(guò)與CUGBPElav樣家族成員1(Celf1)的競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合,減少過(guò)氧化物酶體增殖物激活受體γ輔激活因子1α(PGC-1α)的釋放,進(jìn)而促進(jìn)脂肪組織褐變[21]。lncRNAMSTRG4710通過(guò)miR-29b-3p/IGF1軸正向調(diào)控脂肪細(xì)胞增殖和脂肪生成[22]。在前脂肪細(xì)胞分化期,LncRNAAcart相對(duì)表達(dá)量迅速升高,LncRNAAcart過(guò)表達(dá)可加速脂肪細(xì)胞的增殖并減少細(xì)胞凋亡[23]。本研究中,在脂肪細(xì)胞增殖期,lncRNA5791表達(dá)持續(xù)受到抑制;在脂肪細(xì)胞分化過(guò)程中,lncRNA5791相對(duì)表達(dá)量呈先上升后下降的趨勢(shì),在第4d相對(duì)表達(dá)量達(dá)到最高。由此推測(cè),lncRNA5791可能在抑制脂肪細(xì)胞增殖的同時(shí),促進(jìn)脂肪細(xì)胞早期分化。
RNApulldown技術(shù)是檢測(cè)RNA結(jié)合蛋白與其靶向RNA相互作用的主要技術(shù)。對(duì)于已知的互作蛋白,可通過(guò)免疫印記試驗(yàn)(Westernblotting)進(jìn)行驗(yàn)證。對(duì)于未知的互作蛋白,則需采用質(zhì)譜分析方法進(jìn)行鑒定。lncRNA5791是1個(gè)新發(fā)現(xiàn)的lncRNA,本研究利用其反義鏈探針作為陰性對(duì)照,篩選到3個(gè)可能與其發(fā)生互作的蛋白。其中,ANXA2是一種鈣離子依賴的磷脂結(jié)合蛋白,屬于膜聯(lián)蛋白家族,在細(xì)胞質(zhì)中以游離單體形式存在,參與跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)及鈣調(diào)蛋白調(diào)控的膜相關(guān)生物活動(dòng)[24],泛素A52殘留核糖體蛋白融合產(chǎn)物1(UBA52)是一種高度保守的核質(zhì)分布蛋白,具有維持染色質(zhì)結(jié)構(gòu)、調(diào)控基因表達(dá)及調(diào)控應(yīng)激反應(yīng)等多種功能[25]。組蛋白H4(H4)是染色體中含量最少的組蛋白之一,主要位于染色體的軸心位置,對(duì)染色體的穩(wěn)定性和DNA的包裝具有重要作用,同時(shí)還可結(jié)合特定轉(zhuǎn)錄因子以調(diào)節(jié)基因表達(dá)[26]。本研究結(jié)果表明,在冷刺激下,lncRNA5791可能通過(guò)與這3種蛋白互作,參與調(diào)控鈣離子轉(zhuǎn)運(yùn)以及維持染色質(zhì)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。
4結(jié)論
lncRNA5791在冷刺激處理的民豬背部脂肪和腹股溝脂肪中相對(duì)表達(dá)量較高,在臀部脂肪中相對(duì)表達(dá)量較低。冷刺激處理后豬不同部位脂肪中l(wèi)ncRNA5791的相對(duì)表達(dá)量均極顯著高于常溫對(duì)照(Plt;0.01)。lncRNA5791定位于豬的9號(hào)染色體,其在細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)中均有分布。在脂肪細(xì)胞增殖期,lncRNA5791的表達(dá)持續(xù)受到抑制;在脂肪細(xì)胞分化期,lncRNA5791的相對(duì)表達(dá)量呈現(xiàn)先升高后下降的趨勢(shì),在第4d時(shí)相對(duì)表達(dá)量最高。lncRNA5791可能與膜聯(lián)蛋白A2(ANXA2)、泛素A52殘留核糖體蛋白融合產(chǎn)物1(UBA52)和組蛋白H4(H4)互作。
參考文獻(xiàn):
[1]STEFANIG,SLACKFJ.Smallnon-codingRNAsinanimaldevelopment[J].NatureReviewsMolecularCellBiology,2008,9:219-230.
[2]IWAKIRIJ,TERAIG,HAMADAM.ComputationalpredictionoflncRNA-mRNAinteractionsbyintegratingtissuespecificityinhumantranscriptome[J].BiologyDirect,2017,12:1-8.
[3]ZHANGPW,WUS,HEYX,etal.lncRNA-mediatedadipogenesisindifferentadipocytes[J].InternationalJournalofMolecularSciences,2022,23(13):7488.
[4]DINGRR,ZHUANGZW,QIUYB,etal.IdentifyknownandnovelcandidategenesassociatedwithbackfatthicknessinDurocpigsbylarge-scalegenome-wideassociationanalysis[J].JournalofAnimalScience,2022,100(2):skac012.
[5]HANHY,GUSH,CHUWW,etal.MiR-17-5pregulatesdifferentialexpressionofNCOA3inpigintramuscularandsubcutaneousadiposetissue[J].Lipids,2017,52(11):939-949.
[6]HOULJ,XIEMY,CAOLB,etal.Browningofpigwhitepreadipocytesbyco-overexpressingpigPGC-1αandmiceUCP1[J].CellularPhysiologyandBiochemistry,2018,48(2):556-568.
[7]CHENJ,LIUY,LUS,etal.TheroleandpossiblemechanismoflncRNAU90926inmodulating3T3-L1preadipocytedifferentiation[J].InternationalJournalofObesity,2017,41(2):299-308.
[8]LIUWH,MACL,YANGB,etal.lncRNAGm15290spongesmiR-27btopromotePPARγ-inducedfatdepositionandcontributetobodyweightgaininmice[J].BiochemicalandBiophysicalResearchCommunications,2017,493(3):1168-1175.
[9]ZHANGDJ,WANGWT,LIZQ,etal.DecipheringthelncRNAandmRNAprofilesofMinpigbackfatafteracutecoldstress[J].JournalofAppliedAnimalResearch,2022,50(1):620-628.
[10]SHENW,RENSP,HOUYY,etal.Single-nucleusRNA-sequencingrevealsNRF1/NFE2L1asakeyfactordeterminingthethermogenesisandcellularheterogeneityanddynamicsofbrownadiposetissuesinmice[J].RedoxBiology,2023,67:102879.
[11]LAUKH,WALDHARTAN,DYKSTRAH,etal.PPARγandC/EBPαresponsetoacutecoldstressinbrownadiposetissue[J].iScience,2022,26(1):105848.
[12]ZHANGYM,ERDENEK,ZHAOYB,etal.RoleofwhiteadiposetissuebrowningincoldseasonalacclimationingrazingMongoliansheep(Ovisaries)[J].JournalofThermalBiology,2022,109:103333.
[13]張冬杰,汪亮,王文濤,等.冷處理對(duì)民豬皮下脂肪組織基因表達(dá)模式的影響[J].中國(guó)畜牧雜志,2023,59(8):207-213.
[14]ZHOUYB,XUZY,WANGLY,etal.Coldexposureinducesdepot-specificalterationsinfattyacidcompositionandtranscriptionalprofileinadiposetissuesofpigs[J].FrontiersinEndocrinology(Lausanne),2022,13:827523.
[15]潘建飛,鄭千濤,陶聰,等.急性冷刺激后巴馬豬背膘和腹股溝皮下脂肪組織的脂質(zhì)組比較[J].中國(guó)畜牧獸醫(yī),2020,47(9):2759-2766.
[16]李倩文,楊榛,楊雅楠,等.冬夏兩季環(huán)境溫度對(duì)藏豬生理特征及相關(guān)基因表達(dá)的影響[J].中國(guó)畜牧獸醫(yī),2021,48(3):873-881.
[17]ENGELHARDCA,HUANGC,KHANIS,etal.ComprehensivetranscriptionalprofilingandmousephenotypingrevealsdispensableroleforadiposetissueselectivelongnoncodingRNAGm15551[J].NoncodingRNA,2022,8(3):32.
[18]BRIDGESMC,DAULAGALAAC,KOURTIDISA.LNCcation:lncRNAlocalizationandfunction[J].JournalofCellBiology,2021,220(2):e202009045.
[19]MIAOH,WANGLL,ZHANHM,etal.AlongnoncodingRNAdistributedinbothnucleusandcytoplasmoperatesinthePYCARD-regulatedapoptosisbycoordinatingtheepigeneticandtranslationalregulation[J].PLoSGenetics,2019,15(5):e1008144.
[20]史明月,張雪蓮,楊曉?shī)^,等.NR1H3基因調(diào)控豬前體脂肪細(xì)胞分化的研究[J].畜牧獸醫(yī)學(xué)報(bào),2022,53(7):2094-2103.
[21]BAIZQ,CHAIXR,YOONMJ,etal.DynamictranscriptomechangesduringadiposetissueenergyexpenditurerevealcriticalrolesforlongnoncodingRNAregulators[J].PLoSBiology,2017,15(8):e2002176.
[22]TANGT,JIANGGL,SHAOJH,etal.lncRNAMSTRG4710promotestheproliferationanddifferentiationofpreadipocytesthroughmiR-29b-3p/IGF1axis[J].InternationalJournalofMolecularSciences,2023,24(21):15715.
[23]HUANGRY,SHICY,LIUGB.LongnoncodingRNAACARTknockdowndecreases3T3-L1preadipocyteproliferationanddifferentiation[J].OpenLifeSciences,2023,18(1):20220552.
[24]馬良,李曉林,韓晶.膜聯(lián)蛋白A2在惡性腫瘤中作用的研究進(jìn)展[J].中國(guó)腫瘤生物治療雜志,2024,31(1):82-88.
[25]TIWARIS,SINGHA,GUPTAP,etal.UBA52iscrucialinHSP90ubiquitylationandneurodegenerativesignalingduringearlyphaseofParkinson’sdisease[J].Cells,2022,11(23):3770.
[26]KUMARK,MOIRANGTHEMR,KAURR.Genomeprotection:histoneH4andbeyond[J].CurrentGenetics,2020,66(5):945-950.
(責(zé)任編輯:成紓寒)