摘要: 环状RNA（circularRNAs，circRNAs）属于内源性的长非编码RNA（longnon-codingRNAs，lncRNAs），是在转录过程中由pre-mRNA通过反向剪接形成的，无5′端帽子和3′端ploy(A)尾巴的共价闭合单链RNA，因其具有特殊的共价闭合结构，不易被RNA酶降解而具有较... 展开 环状RNA（circularRNAs，circRNAs）属于内源性的长非编码RNA（longnon-codingRNAs，lncRNAs），是在转录过程中由pre-mRNA通过反向剪接形成的，无5′端帽子和3′端ploy(A)尾巴的共价闭合单链RNA，因其具有特殊的共价闭合结构，不易被RNA酶降解而具有较高的稳定性。circRNAs可作microRNAs（miRNAs）的海绵调控miRNAs对其靶基因的沉默效应；顺式调控宿主基因的表达；可调控宿主基因的可变剪接；少部分circRNAs具有编码蛋白的功能。目前研究表明circRNAs可通过circRNAs-miRNAs-mRNAs轴调控卵巢卵母细胞成熟、卵巢颗粒细胞的增殖与凋亡、孕激素的合成等，进而调控猪的发情周期，但目前香猪卵巢中circRNAs调控香猪发情的机制尚不清楚。为了解析circRNAs调控卵巢功能的机理，本研究选取6月龄的各4头发情期与发情间期香猪的卵巢组织作为研究对象，利用RNA-seq（RNASequencing，RNA-seq）技术及生物信息学手段分析并筛选circRNAs，同时筛选差异表达的circRNAs。然后预测分析差异表达的circRNAs和miRNAs的结合位点，再预测分析差异表达miRNAs的靶基因，将有互作关系的差异表达的靶基因进行功能富集分析，获得与卵巢功能相关的关键靶基因，同时构建与卵巢功能相关差异表达的circRNAs-miRNAs-mRNAs网络互作调控图，进而初步揭示circRNAs调控香猪发情周期的可能机制，并为提高香猪发情率奠定理论基础。本研究的主要结果如下： （1）本研究筛选获得8937个候选的circRNAs，候选的circRNAs主要源于外显子，少部分源于内含子和基因间隔区；circRNAs在所有染色体上均有分布，在1号染色体上分布最多。大部分circRNAs的成环率偏低，主要在1%-10%之间。发情期与发情间期香猪卵巢中circRNAs的平均长度分别为258nt和234nt，且circRNAs各长度阶段的分布基本一致。大多数的基因都只能产生1个circRNA。（2）候选的circRNAs宿主基因功能显著富集于ATP结合、泛素依赖性蛋白分解过程、金属离子结合、蛋白质丝氨酸/苏酸激酶活性、RNA结合、GTP酶激活剂活性、蛋白质磷酸化、细胞内信号转导、微管结合、组蛋白结合、细胞质、积极调节GTP酶活性等过程以及细胞周期、细胞衰老、类固醇生物合成、催乳素信号通路、Hippo信号通路、TGF-beta信号通路、ErbB信号通路、磷脂酰肌醇信号系统、Wnt信号通路、泛素介导的蛋白水解、mTOR信号通路等信号通路。（3）发情期与发情间期香猪卵巢组织中circRNAs的RPM值大于1000分别有121个和142个。其中在发情期与发情间期香猪卵巢中表达量前20的circRNAs中，有12个circRNAs共同存在，包括circ_0412、circ_1114、circ_1952、circ_2414、circ_2785、circ_3095、circ_4508、circ_5579、circ_5597、circ_5843、circ_6967、circ_8670。这12个circRNAs的宿主基因主要与配子产生、细胞周期调控、细胞增殖、细胞周期结合蛋白、前列腺素的生物合成过程、蛋白质磷酸化等过程相关。（4）经差异分析得到80个差异表达的circRNAs，其中在发情期香猪卵巢中76个circRNAs上调，4个circRNAs下调。预测分析差异表达的circRNAs的miRNAs结合位点，有33个差异表达的circRNAs与14个差异表达的miRNAs有结合位点，14个差异表达的miRNAs存在296个差异表达的靶基因。将296个差异表达的靶基因功能富集分析，主要包括积极调控细胞迁移、细胞因子介导的信号通路、金属肽酶活性、肽激素结合、有丝分裂纺锤体组装、有丝分裂DNA复制检查点、细胞内信号转导、钙离子结合、钙粘蛋白结合、ATP结合、MAPK级联反应的正调控、有丝分裂G2期DNA损伤检查点、蛋白激酶C结合、细胞内受体信号通路、细胞周期有丝分裂G2/M过渡的调控、细胞周期的正调控、细胞分裂、细胞分裂的正调控、激素介导的信号通路等过程；以及细胞周期、细胞凋亡、卵母细胞减数分裂、孕激素介导的卵母细胞成熟、PI3K-AKT信号通路、Foxo信号通路、MAPK信号通路、cAMP信号通路、AMPK信号通路、钙信号通路、细胞衰老、Hippo信号通路、催产素信号通路、p53信号通路、催乳素信号通路、叶酸生物合成、mTOR信号通路、醛固酮的合成与分泌、类固醇生物合成、细胞因子与细胞因子受体的相互作用等信号通路。 （5）在构建的circRNAs-miRNAs-mRNAs网络互作调控图中，分析差异表达靶基因富集到与卵巢功能相关的通路，获得关键差异表达的靶基因，然后构建与卵巢功能相关的差异表达的circRNAs-miRNAs-mRNAs调控网络互作图。该网络调控图包括了32个差异表达的circRNAs、13个差异表达的miRNAs、30个差异表达的基因。差异表达的circRNAs-miRNAs-mRNAs调控轴初步揭示了circRNAs可参与多个信号通路调控香猪卵巢的多个生物学功能，进而调控香猪的发情周期。（6）验证了随机挑选的circ_CSPP1、circ_PAN3、circ_CDK13、circ_FANCL、circ_IGF1R、circ_SUGCT、circ_ELF2在香猪卵巢中表达，这7个circRNAs与高通量测序数据分析结果一致。 收起