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N6-methyladenosine(m6A)是真核生物mRNA上最常见和重要的一种转录后表观遗传修饰形式,主要分布于基因内部CDS和3’UTR区域。近些年的研究揭示,m6A可通过识别蛋白的结合调控RNA命运,包括RNA稳定性、RNA出核、前体RNA可变剪接和mRNA翻译等方面,从而参与调控广泛的生物学过程。m6A在调控包括脂肪和大脑皮质等组织发育中的作用机制已被揭示,然而在骨骼肌发育中的调控作用还不清楚。因此,本论文的研究内容主要包括以下几个方面:
高起始量RNA的需求是限制m6A功能研究的主要障碍,尤其在组织发育早期。本研究将单细胞中常用技术SMART2与免疫沉淀方法MeRIP-seq结合,使5μg总RNA绘制全转录组m6A图谱得以实现,为微量样本的全转录组m6A鉴定提供了重要方法。
敲低成肌细胞METTL14基因表达,抑制细胞分化并促进细胞细胞增殖。识别蛋白IGF2BP1结合骨骼肌分化调控基因,并参与调控成肌细胞分化和增殖。
依托微量m6A检测方法,我们首次展开了m6A在猪胚胎期骨骼肌发育中调控作用研究。m6A鉴定结果显示猪胚胎期骨骼肌发育中m6A高度动态变化。m6A变化与基因表达差异强相关。此外,我们发现m6A识别蛋白IGF2BP1在猪胚胎期骨骼肌发育中基因表达持续下降,通过siRNA介导的基因沉默抑制IGF2BP1基因表达验证了IGF2BP1对成肌细胞分化的调控作用。m6A和IGF2BP1蛋白RIP-seq联合分析结果显示猪胚胎期骨骼肌中2281个基因由m6A和IGF2BP1共同调控,其中包括骨骼肌发育调控关键基因MyoG和骨骼肌标志基因MYH2。由此可知m6A在猪胚胎期骨骼肌发育中具有重要调控作用,与识别蛋白IGF2BP1共同调控猪胚胎期骨骼肌发育中关键基因代谢。
出生后猪骨骼肌发育进入肌纤维转化和成熟阶段,m6A保持动态变化。肌纤维转化调控基因CAMK2A和MYOZ1在出生后骨骼肌发育中存在持续显著m6A变化。其中CAMK2A m6A水平持续上升。出生后30到60天MYOZ1的m6A水平显著升高之后持续降低,其基因表达呈相反变化趋势。由此可知m6A在猪出生后肌纤维类型转化阶段也具有重要调控作用。
综上所述,本研究首先建立了适用于微量样本的m6A图谱绘制方法(R-MeRIP)。基于此,对猪骨骼肌发育中m6A修饰基因进行鉴定,阐释了骨骼肌发育中m6A的动态变化。并从中筛选出胚胎期和出生后骨骼肌发育中m6A修饰的关键调控基因,揭示了m6A在骨骼肌发育不同阶段的调控作用。此研究为阐明m6A在骨骼肌发育中的调控机制提供了重要证据。
高起始量RNA的需求是限制m6A功能研究的主要障碍,尤其在组织发育早期。本研究将单细胞中常用技术SMART2与免疫沉淀方法MeRIP-seq结合,使5μg总RNA绘制全转录组m6A图谱得以实现,为微量样本的全转录组m6A鉴定提供了重要方法。
敲低成肌细胞METTL14基因表达,抑制细胞分化并促进细胞细胞增殖。识别蛋白IGF2BP1结合骨骼肌分化调控基因,并参与调控成肌细胞分化和增殖。
依托微量m6A检测方法,我们首次展开了m6A在猪胚胎期骨骼肌发育中调控作用研究。m6A鉴定结果显示猪胚胎期骨骼肌发育中m6A高度动态变化。m6A变化与基因表达差异强相关。此外,我们发现m6A识别蛋白IGF2BP1在猪胚胎期骨骼肌发育中基因表达持续下降,通过siRNA介导的基因沉默抑制IGF2BP1基因表达验证了IGF2BP1对成肌细胞分化的调控作用。m6A和IGF2BP1蛋白RIP-seq联合分析结果显示猪胚胎期骨骼肌中2281个基因由m6A和IGF2BP1共同调控,其中包括骨骼肌发育调控关键基因MyoG和骨骼肌标志基因MYH2。由此可知m6A在猪胚胎期骨骼肌发育中具有重要调控作用,与识别蛋白IGF2BP1共同调控猪胚胎期骨骼肌发育中关键基因代谢。
出生后猪骨骼肌发育进入肌纤维转化和成熟阶段,m6A保持动态变化。肌纤维转化调控基因CAMK2A和MYOZ1在出生后骨骼肌发育中存在持续显著m6A变化。其中CAMK2A m6A水平持续上升。出生后30到60天MYOZ1的m6A水平显著升高之后持续降低,其基因表达呈相反变化趋势。由此可知m6A在猪出生后肌纤维类型转化阶段也具有重要调控作用。
综上所述,本研究首先建立了适用于微量样本的m6A图谱绘制方法(R-MeRIP)。基于此,对猪骨骼肌发育中m6A修饰基因进行鉴定,阐释了骨骼肌发育中m6A的动态变化。并从中筛选出胚胎期和出生后骨骼肌发育中m6A修饰的关键调控基因,揭示了m6A在骨骼肌发育不同阶段的调控作用。此研究为阐明m6A在骨骼肌发育中的调控机制提供了重要证据。