Xác định và đặc trưng hóa toàn bộ các RNA không mã hóa dài trong quá trình phân hóa các tế bào tiền mỡ nội tạng ở thỏ

Springer Science and Business Media LLC - Tập 20 - Trang 409-419 - 2019
Kun Du1, Guo-Ze Wang1,2, An-yong Ren1, Ming-cheng Cai1, Gang Luo1, Xian-bo Jia1, Shen-qiang Hu1, Jie Wang1, Shi-Yi Chen1, Song-Jia Lai1
1Farm Animal Genetic Resources Exploration and Innovation Key Laboratory of Sichuan Province, Sichuan Agricultural University, Chengdu, China
2College of Pharmacy and Biological Engineering, Chengdu University, Chengdu, China

Tóm tắt

Bằng chứng mới nổi cho thấy rằng các RNA không mã hóa dài (lncRNA) là những yếu tố điều hòa quan trọng trong nhiều quá trình sinh học khác nhau, bao gồm sự hình thành tế bào mỡ. Mặc dù thỏ được coi là một mô hình động vật lý tưởng để nghiên cứu sự hình thành tế bào mỡ, nhưng rất ít thông tin về vai trò của lncRNA trong việc điều hòa sự phân hóa tế bào tiền mỡ ở thỏ. Trong nghiên cứu hiện tại, các tế bào tiền mỡ nội tạng được tách ra từ thỏ sơ sinh đã được nuôi cấy in vitro và kích thích để phân hóa, và các hồ sơ biểu hiện lncRNA toàn cầu của các tế bào mỡ được thu thập ở các ngày 0, 3 và 9 của quá trình phân hóa đã được phân tích qua RNA-seq. Tổng cộng có 2066 lncRNA đã được xác định từ chín thư viện RNA-seq. So với các bản sao mã hóa protein, các bản sao lncRNA thể hiện các đặc điểm về chiều dài dài hơn và mức biểu hiện thấp hơn. Hơn nữa, 486 và 357 lncRNA biểu hiện khác biệt (DE) đã được xác định khi so sánh ngày 3 so với ngày 0 và ngày 9 so với ngày 3, tương ứng. Các gen mục tiêu của DE lncRNAs đã được dự đoán bằng cách tiếp cận điều hòa cis. Dự đoán chức năng cho thấy rằng các DE lncRNAs so với ngày 3 so với ngày 0 có liên quan đến các thuật ngữ gene ontology (GO) về sự phát triển, tăng trưởng, tăng trưởng tế bào phát triển và sự tăng sinh của tế bào gốc, và có liên quan đến các con đường trong Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG) như con đường tín hiệu PI3K-Akt, sinh tổng hợp axit béo và con đường tín hiệu insulin. Các DE lncRNAs khi so sánh ngày 9 với ngày 3 có liên quan đến các thuật ngữ GO liên quan đến sửa đổi biểu hiện gen và có liên quan đến con đường KEGG của con đường tín hiệu cAMP. Nghiên cứu này cung cấp thêm hiểu biết về chức năng điều hòa của lncRNAs trong mô mỡ nội tạng của thỏ và giúp hiểu rõ hơn về các giai đoạn khác nhau của sự phân hóa tế bào tiền mỡ.

Từ khóa


Tài liệu tham khảo

Bakhtiarizadeh MR, Salami SA (2019) Identification and expression analysis of long noncoding RNAs in fat-tail of sheep breeds. G3 (Bethesda) 9:1263–1276 Batista PJ, Chang HY (2013) Long noncoding RNAs: cellular address codes in development and disease. Cell 152:1298–1307 Billert M, Wojciechowicz T, Jasaszwili M, Szczepankiewicz D, Wasko J, Kazmierczak S, Strowski MZ, Nowak KW, Skrzypski M (2018) Phoenixin-14 stimulates differentiation of 3T3-L1 preadipocytes via cAMP/Epac-dependent mechanism. Biochim Biophys Acta Mol Cell Biol Lipids 1863:1449–1457 Cai R, Tang G, Zhang Q, Yong W, Zhang W, Xiao J, Wei C, He C, Yang G, Pang W (2019) A novel lnc-RNA, named lnc-ORA, is identified by RNA-Seq analysis, and its knockdown inhibits adipogenesis by regulating the PI3K/AKT/mTOR signaling pathway. Cells 8(5):E477 Chen S, Zhou Y, Chen Y, Gu J (2018) fastp: an ultra-fast all-in-one FASTQ preprocessor. Bioinformatics 34:i884–i890 Da WH, Sherman BT, Lempicki RA (2009) Systematic and integrative analysis of large gene lists using DAVID bioinformatics resources. Nat Protoc 4(1):44–57 Deng T, Wang Y, Wang C, Yan H (2019) FABP4 silencing ameliorates hypoxia reoxygenation injury through the attenuation of endoplasmic reticulum stress-mediated apoptosis by activating PI3K/Akt pathway. Life Sci 224:149–156 Desando G, Cavallo C, Sartoni F, Martini L, Parrilli A, Veronesi F, Fini M, Giardino R, Facchini A, Grigolo B (2013) Intra-articular delivery of adipose derived stromal cells attenuates osteoarthritis progression in an experimental rabbit model. Arthritis Res Ther 15:R22 Ding F, Li QQ, Li L, Gan C, Yuan X, Gou H, He H, Han CC, Wang JW (2015) Isolation, culture and differentiation of duck (Anas platyrhynchos) preadipocytes. Cytotechnology 67:773–781 Finn RD, Bateman A, Clements J, Coggill P, Eberhardt RY, Eddy SR, Heger A, Hetherington K, Holm L, Mistry J (2014) Pfam: the protein families database. Nucleic Acids Res 42:222–230 Fox CS, Massaro JM, Hoffmann U, Pou KM, Maurovich-Horvat P, Liu CY, Vasan RS, Murabito JM, Meigs JB, Cupples LA, D’Agostino RB Sr, O’Donnell CJ (2007) Abdominal visceral and subcutaneous adipose tissue compartments: association with metabolic risk factors in the Framingham Heart Study. Circulation 116:39–48 Gong L, Wang C, Li Y, Sun Q, Li G, Wang D (2014) Effects of human adipose-derived stem cells on the viability of rabbit random pattern flaps. Cytotherapy 16:496–507 Hacisuleyman E, Goff LA, Trapnell C, Williams A, Henao-Mejia J, Sun L, Mcclanahan P, Hendrickson DG, Sauvageau M, Kelley DR (2014) Topological organization of multichromosomal regions by the long intergenic noncoding RNA Firre. Nat Struct Mol Biol 21:198–206 Huang Y, Jin C, Zheng Y, Li X, Zhang S, Zhang Y, Jia L, Li W (2017) Knockdown of lncRNA MIR31HG inhibits adipocyte differentiation of human adipose-derived stem cells via histone modification of FABP4. Sci Rep 7:8080 Huang W, Zhang X, Li A, Xie L, Miao X (2018) Genome-wide analysis of mRNAs and lncRNAs of intramuscular fat related to lipid metabolism in two pig breeds. Cell Physiol Biochem 50:2406–2422 Hunter JD (2007) Matplotlib: a 2D graphics environment. Comput Sci Eng 9:90–95 Johnsson P, Lipovich L, Grander D, Morris KV (2014) Evolutionary conservation of long non-coding RNAs; sequence, structure, function. Biochim Biophys Acta 1840:1063–1071 Kai S, Kusminski CM, Scherer PE (2011) Adipose tissue remodeling and obesity. J Clin Invest 121:2094 Kershaw EE, Flier JS (2004) Adipose tissue as an endocrine organ. J Clin Endocrinol Metab 89:2548–2556 Kim D, Langmead B, Salzberg SL (2015) HISAT: a fast spliced aligner with low memory requirements. Nat Methods 12:357–360 Kim HJ, Kwon H, Jeong SM, Hwang SE, Park JH (2019) Effects of abdominal visceral fat compared with those of subcutaneous fat on the association between PM10 and hypertension in Korean men: a cross-sectional study. Sci Rep 9:5951 Kong L, Zhang Y, Ye ZQ, Liu XQ, Zhao SQ, Wei L, Gao G (2007) CPC: assess the protein-coding potential of transcripts using sequence features and support vector machine. Nucleic Acids Res 35:W345–W349 Kuang L, Lei M, Li C, Zhang X, Ren Y, Zheng J, Guo Z, Zhang C, Yang C, Mei X, Fu M, Xie X (2018) Identification of long non-coding RNAs related to skeletal muscle development in two rabbit breeds with different growth rate. Int J Mol Sci 19:E2046 Lee MJ (2017) Hormonal regulation of adipogenesis. Compr Physiol 7:1151–1195 Lee HL, Qadir AS, Park HJ, Chung E, Lee YS, Woo KM, Ryoo HM, Kim HJ, Baek JH (2018) cAMP/protein kinase A signaling inhibits Dlx5 expression via activation of CREB and subsequent C/EBPbeta induction in 3T3-L1 preadipocytes. Int J Mol Sci 19:E3161 Lin FT, Lane MD (1994) CCAAT/enhancer binding protein alpha is sufficient to initiate the 3T3-L1 adipocyte differentiation program. Proc Natl Acad Sci U S A 91:8757–8761 Liu S, Yang Y, Wu J (2011) TNFalpha-induced up-regulation of miR-155 inhibits adipogenesis by down-regulating early adipogenic transcription factors. Biochem Biophys Res Commun 414:618–624 Lo KA, Huang S, Walet ACE, Zhang ZC, Leow MK, Liu M, Sun L (2018) Adipocyte long-noncoding RNA transcriptome analysis of obese mice identified Lnc-leptin, which regulates leptin. Diabetes 67:1045–1056 Love MI, Huber W, Anders S (2014) Moderated estimation of fold change and dispersion for RNA-seq data with DESeq2. Genome Biol 15:550 Maneschi E, Vignozzi L, Morelli A, Mello T, Filippi S, Cellai I, Comeglio P, Sarchielli E, Calcagno A, Mazzanti B, Vettor R, Vannelli GB, Adorini L, Maggi M (2013) FXR activation normalizes insulin sensitivity in visceral preadipocytes of a rabbit model of MetS. J Endocrinol 218:215–231 Miao Z, Wang S, Zhang J, Wei P, Guo L, Liu D, Wang Y, Shi M (2018) Identification and comparison of long non-conding RNA in Jinhua and Landrace pigs. Biochem Biophys Res Commun 506:765–771 Mota de Sa P, Richard AJ, Hang H, Stephens JM (2017) Transcriptional regulation of adipogenesis. Compr Physiol 7:635–674 Peng Y, Xiang H, Chen C, Zheng R, Chai J, Peng J, Jiang S (2013) MiR-224 impairs adipocyte early differentiation and regulates fatty acid metabolism. Int J Biochem Cell Biol 45:1585–1593 Pertea M, Kim D, Pertea GM, Leek JT, Salzberg SL (2016) Transcript-level expression analysis of RNA-seq experiments with HISAT, StringTie and Ballgown. Nat Protoc 11:1650–1667 Pischon T, Boeing H, Hoffmann K, Bergmann M, Schulze MB, Overvad K, van der Schouw YT, Spencer E, Moons KG, Tjonneland A, Halkjaer J, Jensen MK, Stegger J, Clavel-Chapelon F, Boutron-Ruault MC, Chajes V, Linseisen J, Kaaks R, Trichopoulou A, Trichopoulos D, Bamia C, Sieri S, Palli D, Tumino R, Vineis P, Panico S, Peeters PH, May AM, Bueno-de-Mesquita HB, van Duijnhoven FJ, Hallmans G, Weinehall L, Manjer J, Hedblad B, Lund E, Agudo A, Arriola L, Barricarte A, Navarro C, Martinez C, Quiros JR, Key T, Bingham S, Khaw KT, Boffetta P, Jenab M, Ferrari P, Riboli E (2008) General and abdominal adiposity and risk of death in Europe. N Engl J Med 359:2105–2120 Quinn JJ, Chang HY (2016) Unique features of long non-coding RNA biogenesis and function. Nat Rev Genet 17:47–62 Ren H, Wang G, Chen L, Jiang J, Liu L, Li N, Zhao J, Sun X, Zhou P (2016) Genome-wide analysis of long non-coding RNAs at early stage of skin pigmentation in goats (Capra hircus). BMC Genomics 17:67 Rinn JL, Chang HY (2012) Genome regulation by long noncoding RNAs. Annu Rev Biochem 81:145–166 Rogne M, Tasken K (2014) Compartmentalization of cAMP signaling in adipogenesis, lipogenesis, and lipolysis. Horm Metab Res 46:833–840 Song F, Jiang D, Wang T, Wang Y, Lou Y, Zhang Y, Ma H, Kang Y (2017) Mechanical stress regulates osteogenesis and adipogenesis of rat mesenchymal stem cells through PI3K/Akt/GSK-3beta/beta-catenin signaling pathway. Biomed Res Int 2017:6027402 Sun L, Goff LA, Trapnell C, Alexander R, Lo KA, Hacisuleyman E, Sauvageau M, Tazonvega B, Kelley DR, Hendrickson DG (2013a) Long noncoding RNAs regulate adipogenesis. Proc Natl Acad Sci U S A 110:3387–3392 Sun L, Luo H, Bu D, Zhao G, Yu K, Zhang C, Liu Y, Chen R, Zhao Y (2013b) Utilizing sequence intrinsic composition to classify protein-coding and long non-coding transcripts. Nucleic Acids Res 41:e166 Tong C, Chen Q, Zhao L, Ma J, Ibeagha-Awemu EM, Zhao X (2017) Identification and characterization of long intergenic noncoding RNAs in bovine mammary glands. BMC Genomics 18:468 Tontonoz P, Hu E, Spiegelman BM (1994) Stimulation of adipogenesis in fibroblasts by PPAR gamma 2, a lipid-activated transcription factor. Cell 79:1147–1156 Trapnell C, Roberts A, Goff L, Pertea G, Kim D, Kelley DR, Pimentel H, Salzberg SL, Rinn JL, Pachter L (2012) Differential gene and transcript expression analysis of RNA-seq experiments with TopHat and Cufflinks. Nat Protoc 7:562–578 Ulitsky I, Bartel DP (2013) lincRNAs: genomics, evolution, and mechanisms. Cell 154:26–46 Wang L, Park HJ, Dasari S, Wang S, Kocher JP, Li W (2013) CPAT: Coding-Potential Assessment Tool using an alignment-free logistic regression model. Nucleic Acids Res 41:e74 Wang W, He N, Feng C, Liu V, Zhang L, Wang F, He J, Zhu T, Wang S, Qiao W, Li S, Zhou G, Zhang L, Dai C, Cao W (2015) Human adipose-derived mesenchymal progenitor cells engraft into rabbit articular cartilage. Int J Mol Sci 16:12076–12091 Wang Y, Xue S, Liu X, Liu H, Hu T, Qiu X, Zhang J, Lei M (2016) Analyses of long non-coding RNA and mRNA profiling using RNA sequencing during the pre-implantation phases in pig endometrium. Sci Rep 6:20238 Wang GZ, Du K, Hu SQ, Chen SY, Jia XB, Cai MC, Shi Y, Wang J, Lai SJ (2018a) Genome-wide identification and characterization of long non-coding RNAs during postnatal development of rabbit adipose tissue. Lipids Health Dis 17:271 Wang X, Chen J, Rong C, Pan F, Zhao X, Hu Y (2018b) GLP-1RA promotes brown adipogenesis of C3H10T1/2 mesenchymal stem cells via the PI3K-AKT-mTOR signaling pathway. Biochem Biophys Res Commun 506:976–982 Wang N, Li Y, Li Z, Ma J, Wu X, Pan R, Wang Y, Gao L, Bao X, Xue P (2019) IRS-1 targets TAZ to inhibit adipogenesis of rat bone marrow mesenchymal stem cells through PI3K-Akt and MEK-ERK pathways. Eur J Pharmacol 849:11–21 Wei S, Du M, Jiang Z, Hausman G, Zhang L, Dodson M (2016) Long noncoding RNAs in regulating adipogenesis: new RNAs shed lights on obesity. Cell Mol Life Sci 73:1–9 Wu Y, Cheng T, Liu C, Liu D, Zhang Q, Long R, Zhao P, Xia Q (2016) Systematic identification and characterization of long non-coding RNAs in the silkworm, Bombyx mori. PLoS One 11:e0147147 Xiao T, Liu L, Li H, Yu, Luo (2015) Long noncoding RNA ADINR regulates adipogenesis by transcriptionally activating C/EBPα. Stem Cell Rep 5:856–865 Xu B, Gerin I, Miao H, Dang VP, Johnson CN, Xu R, Chen XW, Cawthorn WP, Macdougald OA, Koenig RJ (2010) Multiple roles for the non-coding RNA SRA in regulation of adipogenesis and insulin sensitivity. PLoS One 5:e14199 Yang SM, Park YK, Kim JI, Lee YH, Lee TY, Jang BC (2018) LY3009120, a pan-Raf kinase inhibitor, inhibits adipogenesis of 3T3-L1 cells by controlling the expression and phosphorylation of C/EBP-alpha, PPAR-gamma, STAT3, FAS, ACC, perilipin A, and AMPK. Int J Mol Med 42:3477–3484 Yi F, Zhang P, Wang Y, Xu Y, Zhang Z, Ma W, Xu B, Xia Q, Du Q (2019) Long non-coding RNA slincRAD functions in methylation regulation during the early stage of mouse adipogenesis. RNA Biol 16:1401–1413 Zebisch K, Voigt V, Wabitsch M, Brandsch M (2012) Protocol for effective differentiation of 3T3-L1 cells to adipocytes. Anal Biochem 425:88–90 Zhang T, Zhang X, Han K, Zhang G, Wang J, Xie K, Xue Q (2017) Genome-wide analysis of lncRNA and mRNA expression during differentiation of abdominal preadipocytes in the chicken. G3 (Bethesda) 7:953–966