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ceRNA调控网络在动物环境暴露、喂食方式及生物胁迫研究中的应用


原创 上海天昊生物 
 
ceRNAcompeting endogenous RNA)即竞争性内源RNAceRNA调控网络通常由mRNAmiRNAlncRNAcircRNA等多种RNAs组成。简单说就是lncRNAcircRNA通过与mRNA竞争性地结合miRNA,从而降低miRNAmRNA的抑制,进而提高目的基因的表达量。近年来,关于ceRNA调控网络机制的应用已经从人类疾病领域拓展到了动物分子生物学研究领域,今天小编就列举几篇动物环境暴露、喂食方式及生物胁迫下ceRNA的应用案例

 

案例 1

题目:Cooperative application of transcriptomics and ceRNA hypothesis: LncRNA-107052630/miR-205a/G0S2 crosstalk is involved in ammonia-induced intestinal apoptotic injury in chicken
转录组学与ceRNA假说的联合应用:LncRNA-107052630/miR-205a/G0S2串扰参与氨诱导的鸡肠道凋亡损伤
发表期刊:Hazard Mater.  发表时间:2020-9  影响因子:9.038
摘要速览:
(NH3)作为农业生产中的有害气体,在雾霾等空气污染中起着重要作用。尽管许多研究人员已经注意到NH3吸入对健康的损害,但NH3引起的肠毒性的详尽机制仍不清楚。一个名为竞争性内源性RNAs (ceRNA)的基因串扰可以从分子角度解释许多调控方式。然而,很少有研究试图通过ceRNA理论解释空气污染物对生物体的损伤机制。在这里,研究者通过全转录组测序,研究了42天龄NH3暴露鸡模型空肠样本中lncRNA相关的ceRNA机制。研究者观察了空肠中细胞凋亡的发生,获得了46个显著失调的lncRNA30个失调的miRNAs,并在空肠中构建了lncRNA相关的ceRNA网络。重要的是,在NH3诱导的凋亡中发现了调节G0S2的网络。研究结果表明,NH3暴露组空肠G0S2表达上调,并与线粒体凋亡途径的激活有关。G0S2拮抗Bcl2的抗凋亡作用,该作用可被miR-205a逆转。同时,lncRNA-107052630作为ceRNA影响G0S2功能。这些数据为揭示NH3毒性的生物学效应以及环境研究提供了新的见解。 


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1、本研究概况图。

 

 

案例2

题目:Identifying circRNA- and lncRNA-associated-ceRNA networks in the hippocampi of rats exposed to PM 2.5 using RNA-seq analysis
RNA-seq分析鉴定暴露于PM 2.5的大鼠海马中的circRNAlncRNA相关的ceRNA网络
发表期刊:Genomics  发表时间:2021-1  影响因子:6.205
摘要速览:
非编码RNAs似乎参与了神经系统的调节。然而,尚未构建与海马功能中PM2.5损伤相关的竞争性内源性RNA (ceRNA)网络。在此,研究者使用全转录组测序技术系统地研究了大鼠海马在PM2.5暴露后的ceRNA网络。研究者鉴定出了100circRNAs67lncRNAs28miRNAs539mRNAs,并构建了迄今为止最全面的ceRNA网络。基因GOKEGG分析表明,网络分子参与突触、神经投射和神经发育,并涉及信号通路,如突触囊泡循环等。最后,qRT-PCR验证了差异表达的RNA表达与测序数据一致。据研究者所知,本研究首次系统解剖了与PM2.5暴露大鼠海马组织中认知记忆功能相关的ceRNA图谱,并促进了认知障碍潜在新治疗方法的开发。


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2、差异RNAs表达水平火山图及热图。

 

 

案例3

题目:Whole-transcriptome analysis of the toxic effects of zearalenone exposure on ceRNA networks in porcine granulosa cells
玉米赤霉烯酮对猪颗粒细胞ceRNA网络毒性效应的全转录组分析
发表期刊:Environ Pollut. 发表时间:2020-6  影响因子:6.792
摘要速览:
玉米赤霉烯酮(ZEA)是一种真菌毒素,由于储存谷物不当等原因,常在动物饲料中会检测到。已有充分证明表明卵巢颗粒细胞(GCs)在卵泡发育过程中发挥重要作用,然而,ZEA暴露后GCs中的竞争性内源性RNA (ceRNA)网络仍有待进一步描述。在这里,研究者首次采用全转录组序列技术来探索ZEA对猪GCs的分子机制。研究结果表明,暴露于ZEA后,猪GCs的细胞周期停滞在G2/M期。此外,生物信息分析发现细胞周期停滞相关基因受到干扰,包括CDK1CCNB1CDC25ACDC25C,这与RT-PCR、免疫荧光和蛋白质印迹的结果一致。基于全转录组序列数据,通过构建与细胞周期停滞相关的ceRNA网络,实验观察到ZEA暴露在猪GCsG2/M期阻滞细胞周期进程,非编码RNAs (ncRNAs)通过调节细胞周期停滞相关基因的表达在这一过程中发挥重要作用。综上所述,本研究结果提供了强有力的数据来支持广泛分布的毒物ZEA通过猪颗粒细胞中的ceRNA网络起作用的毒理机制。


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3、本研究路线图。 

 

 

案例4

题目:Metabolic Regulations by lncRNA, miRNA, and ceRNA Under Grass-Fed and Grain-Fed Regimens in Angus Beef Cattle
安格斯肉牛在草饲和粮饲条件下lncRNAmiRNAceRNA的代谢调控
发表期刊:Front Genet.  发表时间:2021-3  影响因子:3.258
摘要速览:
草饲和粮饲肉牛在代谢效率和肉质等方面存在较大差异。为了研究这两种治疗方案对肉牛的内在影响,本研究使用高通量测序和代谢组学分析来探索肝脏中的差异表达基因(DEGs)和代谢网络。在处理及对照组之间共检测到200 DEGs76个差异表达miRNA (DEmiRNAs)2个差异表达lncRNA(DElncRNAs)。代谢过程和途径富含功能基因,包括miRNAslncRNAs的靶基因。研究者发现有许多基因参与能量、视黄醇和胆固醇的代谢,以及胆汁酸的合成。这些基因与低葡萄糖浓度、高胆固醇浓度和增加的初级胆汁酸浓度等代谢产物相结合,主要负责降低草饲牛的肌内脂肪、低胆固醇和黄肉。此外,通过相互作用网络分析,研究者确定了2lncRNAs8DEGs是结合miRNAs的潜在竞争性内源性RNA(ceRNA)。这些结果表明,两种喂养方案对肉牛的影响主要是由lncRNAsmiRNAsceRNAs介导的代谢途径的基因表达变化以及肝脏中代谢产物的含量引起的。这可能为喂养方案诱导代谢调节提供线索。


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4、草饲组和粮饲组肝脏代谢过程和途径的可视化调控网络。

 

 

案例5

题目:Long noncoding RNA MARL regulates antiviral responses through suppression miR-122-dependent MAVS downregulation in lower vertebrates
低等脊椎动物长非编码RNA MARL通过抑制miR-122依赖的MAVS下调来调节抗病毒反应
发表期刊:J Hazard Mater.  发表时间:2020-9-27  影响因子:9.038
摘要速览:
越来越多的证据表明,lncRNAs作为新的基因调节子,在各种生物过程中发挥着重要作用。然而,lncRNAs在低等脊椎动物中的功能作用仍不清楚。在这里,研究者首先确定了一个基因,命名为MAVS抗病毒相关基因(MARL),,作为硬骨鱼抗病毒免疫的关键调节因子。结果表明,鱼MAVS在宿主抗病毒反应和抑制Siniperca chuatsi rhabdovirus (SCRV)病毒复制中起重要作用。miR-122降低MAVS表达并抑制MAVS介导的抗病毒反应,这可能有助于病毒逃避宿主的抗病毒反应。此外,MARL作为miR-122的竞争性内源性RNA (ceRNA)来控制MAVS的蛋白丰度,从而抑制SCRV复制并促进抗病毒反应。本研究的数据不仅为理解lncRNA在低等脊椎动物生物过程中的功能作用提供了新的线索,也证实了ceRNA调控网络在脊椎动物中广泛存在的假设。


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5MAVS调控网络与功能机制图。

 

 

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