馬鹿(Cervus elaphus)鹿茸角頂端茸皮與軟骨組織轉(zhuǎn)錄組研究.pdf

1、鹿茸角是唯一每年周期性表形態(tài)再生的哺乳動物附件器官，即遠(yuǎn)端附件去除后還會完整地再生出來。因此鹿茸為研究再生的分子機(jī)理提供了一個獨(dú)有的動物模型。鹿茸角一個再生周期包括四個階段:快速生長期，鈣化期，茸皮（也稱為鹿茸）脫落期，以及硬角脫落期。在快速生長期，鹿角由軟骨和骨組成，滲透以血管和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，外覆茸皮。快速縱向生長始于每個鹿茸角頂端增生區(qū)。在此增生區(qū)內(nèi)，在鹿茸軟骨膜(AP)內(nèi)的祖細(xì)胞進(jìn)行增殖和分化，向外形成包于外部的茸皮，向內(nèi)形成排列于垂

2、直小梁上的軟骨前體細(xì)胞和軟骨細(xì)胞。
　　鹿茸角具獨(dú)有的茸性上皮，上分布有稀疏的絨毛，被稱為鹿茸（茸皮）。研究表明，茸皮并不是包裹于角柄外典型頭皮在鹿茸角部分上簡單的延伸。茸皮再生始于包裹角柄創(chuàng)面皮膚的傷口愈合過程。但是其特殊性在于，當(dāng)創(chuàng)傷愈合上皮遷移穿過角柄骨膜(PP)遠(yuǎn)端點(diǎn)后，皮膚從頭皮類型開始轉(zhuǎn)換成茸皮類型。相較于角柄皮膚（典型的頭皮），茸皮缺乏皮下疏松結(jié)締組織層，但有更厚的表皮層，并能形成新的毛囊。這些新形成的毛囊缺乏立毛肌

3、和汗腺，但具有較大皮脂腺。在增生區(qū)向內(nèi)側(cè)，雖然鹿茸軟骨基質(zhì)生物化學(xué)性質(zhì)上類似于其他透明軟骨，其獨(dú)特之處在于具有血管網(wǎng)絡(luò)。上述組織學(xué)特性使茸皮和軟骨組織與其他組織顯著不同，其中通過一系列的增殖、成型、分化事件，基因表達(dá)程序發(fā)生大規(guī)模的變化來形成新的結(jié)構(gòu)。然而，我們對其轉(zhuǎn)錄組信息知之甚少。
　　本論文對快速生長期馬鹿（Cervus elaphus）茸皮和軟骨進(jìn)行了研究，通過自體轉(zhuǎn)錄組組裝，并對構(gòu)成55，095，730條干凈短reads

4、（測序序列）的總計(jì)長度為4，958，615，700核苷酸的序列進(jìn)行了RNA-Seq分析。自體組裝序列利用BLASTX與NCBI nr、GO、COG、KEGG數(shù)據(jù)庫進(jìn)行比對和標(biāo)注。結(jié)果表明:
　　1.利用Trinity軟件自體組裝共獲得63，550條All-Unigenes。其中，兩種組織共有的Allunigenes為33，295條，茸皮組織特有的All-unigenes為20，139條，軟骨組織特有的All-unigenes為10

5、，116條。
　　2.通過nr注釋，有33，471條All-Unigenes可以直接比對到Nr數(shù)據(jù)庫，占Allunigenes總數(shù)比例為52.67％;32，762條All-Unigenes比對到Swissport數(shù)據(jù)庫(51.55％);25，577條All-Unigenes比對到KEGG數(shù)據(jù)庫;11，428條All-Unigenes比對到COG數(shù)據(jù)庫(17.98％);此外，還有9，252條All-Unigenes比對到GO數(shù)據(jù)庫(

6、14.56％)。其余序列用ESTscan軟件進(jìn)行編碼區(qū)預(yù)測，有691條可能為新的蛋白編碼序列。
　　3.功能分類及代謝通路分析結(jié)果表明，在茸皮和軟骨的生長發(fā)育過程中，參與細(xì)胞、細(xì)胞骨架、核糖體結(jié)構(gòu)、細(xì)胞外基質(zhì)等構(gòu)成、核酸與蛋白質(zhì)生物合成轉(zhuǎn)運(yùn)、翻譯、催化活性和代謝過程、細(xì)胞增殖調(diào)控、抗細(xì)胞凋亡等相關(guān)基因和通路起到了重要調(diào)控作用。
　　4.從茸皮轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)中共挖掘得到44種生長因子及26種生長因子受體。其中IGF2表達(dá)量最高。利

7、用qPCR法對8種隨機(jī)選取的生長因子或受體進(jìn)行基因表達(dá)水平的驗(yàn)證。結(jié)果表明qPCR法與轉(zhuǎn)錄組分析結(jié)果基本一致。
　　5.茸皮和軟骨各自特異性表達(dá)6961和2776條基因。在兩種組織共同表達(dá)基因中，有7，966條基因表達(dá)差異顯著（| log2Ratio|≥1且FDR≤0.001）。其中，茸皮較軟骨有5，779條All-unigenes表達(dá)顯著上調(diào)，而軟骨較茸皮有2，187條基因表達(dá)顯著上調(diào)。通過GO功能富集分析及KEGG通路富集分析