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猪繁殖与呼吸综合征(Porcine Reproductive and Respiratory Syndrome，PRRS)是由猪繁殖与呼吸综合征病毒(Porcine Reproductive and Respiratory Syndrome Virus， PRRSV)引起的一种仔猪呼吸道障碍和母猪繁殖障碍的免疫抑制性传染病。本课题组前期研究发现，在进行人工感染PRRSV时，通城猪与大白猪相比具有较强的抗病力，进一步利用两品种感染和对照个体的肺泡巨噬细胞、脾脏、腹股沟淋巴结和睾丸组织进行基因组和转录组测序，发现在同一品种的感染和对照之间及两品种不同组织间都存在大量的差异基因。已有研究发现等位基因特异性表达(allele specific expression，ASE)受到病毒感染的影响而发生改变，但ASE在PRRSV感染中发挥什么样的作用尚不知。本研究基于课题组前期的通城猪、大白猪感染组和对照组3种不同组织(肺泡巨噬细胞、腹股沟淋巴结和脾脏)的转录组和基因组数据，进行等位基因特异性表达(allele specific expression，ASE)分析，筛选受PRRSV感染影响的等位基因特异性表达基因并研究其在抗病毒感染中的作用。
主要研究内容和结果如下：
(1)通城猪和大白猪PRRSV感染和对照组及两品种间不同组织中等位基因特异性表达分析：本研究利用6头通城猪和6头大白猪(其中两品种感染组和对照组各3头)腹股沟淋巴结、脾脏组织和肺泡巨噬细胞的转录组数据和对应个体的基因组数据，进行等位基因特异性表达的鉴定。在腹股沟淋巴结、脾脏组织和肺泡巨噬细胞中，每个个体的每种组织中平均有188个ASE基因。猪参考基因组Susscrofa11.1中目前已有注释基因数为24,651，而平均每个个体中发生等位基因特异性表达的基因约占4.6%。在通城猪腹股沟淋巴结、脾脏组织和肺泡巨噬细胞中发生等位基因特异性表达的分别有1443、1478和1242个基因，大白猪腹股沟淋巴结、脾脏组织和肺泡巨噬细胞中发生等位基因特异性表达的分别有999、914和689个基因。通城猪感染后三种组织细胞中的ASE都有增加，而大白猪感染后仅在肺泡巨噬细胞中ASE有增加，在腹股沟淋巴结和脾脏组织的ASE反而减少。在PRRSV感染后，ASE水平在不同组织和品种中的变化呈现不同的趋势。
(2)在肺泡巨噬细胞中的ASE分析：通城猪感染组和对照组分别特有的ASE基因有443和383个，通城猪感染组特有的ASE基因主要富集在凋亡和细胞分裂相关的通路中；通城猪对照组特有的ASE基因主要富集在蛋白的生物合成和基本细胞代谢过程中。大白猪感染组和对照组分别特有的ASE基因有250和225个，大白猪感染组的特有ASE基因主要富集在蛋白质靶向等过程中；大白猪对照组的特有ASE基因主要富集在信号传导等过程中。在通城猪和大白猪品种差异的ASE基因的分析中发现，通城猪主要富集在免疫和血红蛋白代谢相关的过程中；大白猪则富集在基本的代谢过程。
(3)在腹股沟淋巴结组织中的ASE分析：通城猪感染组和对照组分别特有的ASE基因有698和390个，通城猪感染组的特有ASE基因主要富集在细胞修复相关的过程中；通城猪对照组的特有ASE基因主要富集在基本的代谢过程中。大白猪感染组和对照组分别特有的ASE基因有358和387个，大白猪感染组的特有ASE基因主要富集在脂肪和蛋白代谢的相关过程；大白猪对照组的特有ASE基因主要富集在凋亡和细胞分化等过程中。在通城猪和大白猪品种差异的ASE基因的分析中发现，通城猪对照组特有的ASE基因富集在免疫和白细胞迁移中；大白猪则富集在细胞分化等过程中。
(4)在脾脏组织中的ASE分析：通城猪感染组和对照组分别特有的ASE基因有645和469个，通城猪感染组的特有ASE基因主要富集在机体的调节相关的生物过程中；通城猪对照组的特有ASE基因主要富集在白细胞介素12生成的负调控等生物过程中。大白猪感染组和对照组分别特有的ASE基因有698和390个，大白猪感染组的特有ASE基因主要富集在生长发育相关的生物学过程中；大白猪对照组的特有ASE基因主要富集在信号传导相关的生物学过程中。在通城猪和大白猪品种差异的ASE基因的分析中发现，通城猪对照组特有的ASE基因富集在细胞粘附和免疫相关的通路中；大白猪对照组特有的ASE基因富集在发育相关的生物学过程中。
(5)不同组织的ASE差异分析：通城猪对照组肺泡巨噬细胞、腹股沟淋巴结和脾脏组织共有的ASE基因有13个；大白猪对照组肺泡巨噬细胞、腹股沟淋巴结和脾脏组织中共有的ASE基因有8个。在组织间特有的ASE基因分析中，腹股沟淋巴结组织间特有的ASE基因主要富集在I-κB磷酸化等生物学过程中，脾脏组织主要富集在与免疫相关的生物学过程中，肺泡巨噬细胞主要富集在与抗原加工与递呈、分泌及免疫调节有关的生物学过程中。这说明ASE具有明显的组织差异性。
(6)基于以上分析筛选出与免疫相关的候选基因，并且发现PDGFRB、VWF、CASP9和BRCA1基因的结构域上存在多个非同义突变位点，这些基因的等位基因特异性表达可能会对基因的功能产生影响。
主要研究内容和结果如下：
(1)通城猪和大白猪PRRSV感染和对照组及两品种间不同组织中等位基因特异性表达分析：本研究利用6头通城猪和6头大白猪(其中两品种感染组和对照组各3头)腹股沟淋巴结、脾脏组织和肺泡巨噬细胞的转录组数据和对应个体的基因组数据，进行等位基因特异性表达的鉴定。在腹股沟淋巴结、脾脏组织和肺泡巨噬细胞中，每个个体的每种组织中平均有188个ASE基因。猪参考基因组Susscrofa11.1中目前已有注释基因数为24,651，而平均每个个体中发生等位基因特异性表达的基因约占4.6%。在通城猪腹股沟淋巴结、脾脏组织和肺泡巨噬细胞中发生等位基因特异性表达的分别有1443、1478和1242个基因，大白猪腹股沟淋巴结、脾脏组织和肺泡巨噬细胞中发生等位基因特异性表达的分别有999、914和689个基因。通城猪感染后三种组织细胞中的ASE都有增加，而大白猪感染后仅在肺泡巨噬细胞中ASE有增加，在腹股沟淋巴结和脾脏组织的ASE反而减少。在PRRSV感染后，ASE水平在不同组织和品种中的变化呈现不同的趋势。
(2)在肺泡巨噬细胞中的ASE分析：通城猪感染组和对照组分别特有的ASE基因有443和383个，通城猪感染组特有的ASE基因主要富集在凋亡和细胞分裂相关的通路中；通城猪对照组特有的ASE基因主要富集在蛋白的生物合成和基本细胞代谢过程中。大白猪感染组和对照组分别特有的ASE基因有250和225个，大白猪感染组的特有ASE基因主要富集在蛋白质靶向等过程中；大白猪对照组的特有ASE基因主要富集在信号传导等过程中。在通城猪和大白猪品种差异的ASE基因的分析中发现，通城猪主要富集在免疫和血红蛋白代谢相关的过程中；大白猪则富集在基本的代谢过程。
(3)在腹股沟淋巴结组织中的ASE分析：通城猪感染组和对照组分别特有的ASE基因有698和390个，通城猪感染组的特有ASE基因主要富集在细胞修复相关的过程中；通城猪对照组的特有ASE基因主要富集在基本的代谢过程中。大白猪感染组和对照组分别特有的ASE基因有358和387个，大白猪感染组的特有ASE基因主要富集在脂肪和蛋白代谢的相关过程；大白猪对照组的特有ASE基因主要富集在凋亡和细胞分化等过程中。在通城猪和大白猪品种差异的ASE基因的分析中发现，通城猪对照组特有的ASE基因富集在免疫和白细胞迁移中；大白猪则富集在细胞分化等过程中。
(4)在脾脏组织中的ASE分析：通城猪感染组和对照组分别特有的ASE基因有645和469个，通城猪感染组的特有ASE基因主要富集在机体的调节相关的生物过程中；通城猪对照组的特有ASE基因主要富集在白细胞介素12生成的负调控等生物过程中。大白猪感染组和对照组分别特有的ASE基因有698和390个，大白猪感染组的特有ASE基因主要富集在生长发育相关的生物学过程中；大白猪对照组的特有ASE基因主要富集在信号传导相关的生物学过程中。在通城猪和大白猪品种差异的ASE基因的分析中发现，通城猪对照组特有的ASE基因富集在细胞粘附和免疫相关的通路中；大白猪对照组特有的ASE基因富集在发育相关的生物学过程中。
(5)不同组织的ASE差异分析：通城猪对照组肺泡巨噬细胞、腹股沟淋巴结和脾脏组织共有的ASE基因有13个；大白猪对照组肺泡巨噬细胞、腹股沟淋巴结和脾脏组织中共有的ASE基因有8个。在组织间特有的ASE基因分析中，腹股沟淋巴结组织间特有的ASE基因主要富集在I-κB磷酸化等生物学过程中，脾脏组织主要富集在与免疫相关的生物学过程中，肺泡巨噬细胞主要富集在与抗原加工与递呈、分泌及免疫调节有关的生物学过程中。这说明ASE具有明显的组织差异性。
(6)基于以上分析筛选出与免疫相关的候选基因，并且发现PDGFRB、VWF、CASP9和BRCA1基因的结构域上存在多个非同义突变位点，这些基因的等位基因特异性表达可能会对基因的功能产生影响。