脂肪来源的microRNA调控猪产仔数相关基因的预测

肖红卫+郑新民

摘要：研究脂肪来源的miRNAs对母猪产仔数相关基因的调控，挖掘已有研究中关联脂肪代谢的miRNAs以及关联母猪产仔数的基因，并利用TargetScan软件对关联母猪产仔数的基因上可能存在的miRNAs的调控位点进行预测。结果表明，关联母猪产仔数相关基因的分别有5个下调基因（miRNAs）、28个上、下调基因（miRNAs）接受miRNAs调控，另有8个基因不受miRNAs调控，为从miRNAs角度研究脂肪代谢与母猪产仔数之间的关系奠定基础。

关键词：miRNAs；脂肪代谢；母猪产仔数；预测

中图分类号：S828 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2017）23-4608-05

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2017.23.048

Abstract： This investigation is conducted to study the regulation of fat source miRNAs to sows litter size related genes. The miRNAs associated with fat metabolism and the genes associated with sow litter size were explored， and the TargetScan was used to predict the presence of miRNAs loci in the population of associated sows. The results showed that 5 genes （miRNAs down regulated） and 28（miRNAs up， down regulated） genes were regulated by miRNAs， and another 8 genes were not regulated by miRNAs. The results lay the foundation for the study of the relationship between fat metabolism and litter size from miRNAs.

Key words： miRNAs； fat metabolism； sow litter size； prediction

猪的繁殖性状是实现养猪企业可持续发展的重要经济性状，遗传育种学家采用遗传选育来提高该性状，只取得了有限的遗传进展。其中，窝产仔数的遗传力较低（0.10～0.15），在群内对窝产仔数进行选育的效果较差，说明环境因素对窝产仔数的影响很大。自然选择过程倾向于繁殖更多后代的动物，因为这样可以使其更多的基因传递下去。在前期试验时发现，配种后的第1胎母猪体况过肥会导致母猪难发情，产仔少。体况消瘦，产仔数降低。对于母猪而言，产仔数受到多种基因的调控，脂肪组织是储存能量的主要场所，二者之间通过何种机制关联尚不清楚。本研究分析了脂肪来源的miRNAs对母猪产仔数相关基因的调控，挖掘已有研究中关联脂肪代谢的miRNAs以及关联母猪产仔数的基因，并利用TargetScan软件对关联母猪产仔数的基因上可能存在的miRNAs的调控位点进行预测，以期为从miRNAs角度研究脂肪代谢与母猪产仔数之间的关系提供参考。

1 材料与方法

1.1 数据来源

数据来源于中国知网（CNKI）和NCBI。

1.2 研究方法

以基因和产仔数为关键词在中国知网（CNKI）上检索已发表的文章，以脂肪代谢和miRNA为关键词在NCBI上检索已发表的文章，并做统计分析。在NCBI上查找相关基因并用TargetScan（http：//www.targetscan.org）预测基因上可能存在的miRNAs调控位点。

2 结果与分析

2.1 脂肪代謝失调导致的miRNAs变化

脂肪组织不仅可以分泌激素和其他信号蛋白质影响其他组织，而且可以分泌循环miRNAs。这些循环miRNAs可以通过外泌体途径释放到外周血中。这些循环miRNAs随着血液在机体内循环，它们不翻译成蛋白质，但可以调节其他RNA产生蛋白质的过程，这样脂肪组织来源的循环miRNAs就可以实现长距离传递自身变化的信号到靶组织，以调节其他组织基因的表达[1]。研究发现，在脂肪代谢失调后miRNAs有上调和/或下调两种变化。脂肪代谢失调引起的miRNAs变化见表1。

2.2 与母猪产仔数相关联的基因

以基因和产仔数为关键词在中国知网（CNKI）上检索已发表的文章，发现与猪产仔数相关的基因有ABIN-1、ADAMTS-1、AREG、BMP15、CNVR36、EPHA1、EGF、ESR、 FBPs、 FSH、 FSHβ、 FSHR、 Fsn/3、 FUT1、 GDF9、GSTM2、IL-10、INHA、ITGA4、KISS-1、Leptin、LHR、Lrh-1、MUC1、NCOA1、OB、OPN、PGR、Prepro-orexin、PRL、 PRLR、 RBP4、 Renin、 RPL10a、 RYR1、 STIM1、TGFβ、VEGF、WNT4、ZAR1、zp3等41个基因[13-41]。

2.3 与母猪产仔数相关的基因上存在的miRNAs作用位点预测

用TargetScan（http：//www.targetscan.org）预测与母猪产仔数相关的基因上可能存在的miRNAs调控位点。结果发现，共有19个基因上没有发现可能调控FSHB基因的表达，结果见表2。

2.4 与猪产仔数相关基因上存在的miRNAs作用位点预测

研究發现，33个与猪产仔数相关的基因受miRNAs调控，其中，不受脂肪来源miRNAs调控的关联产仔数的基因共有8个，见表3。受脂肪来源的miRNAs调控（下调）的关联产仔数的基因共有5个，见表4。受脂肪来源miRNAs调控（上调、下调）的关联产仔数的基因共有28个，见表5。

2.5 海绵效应假说

体内的脂肪来源的循环miRNAs构成一个调控母猪产仔数相关基因的调控网络。推测，体况适中的情况下该调控网络（如图1中3分所示），当体况偏瘦或者过肥，其阈值都会影响母猪的产仔数[42]。

Margaret和Phillip于2012年提出的海绵模型对单个基因的调控比较适用，但是不能解释母猪体况变瘦后窝产仔数同样发生减少的现象，因此推测在膘情适中的母猪外周血中存在一个由循环RNAs（miR-16、miR-221和miR-222等）组成的稳态，这些循环RNAs处于动态平衡中，脂肪组织不断产生循环miRNAs，所产生的循环miRNAs用于调控母猪产仔相关基因而消耗。当母猪的体况发生变化，miRNAs的丰度随之发生变化，并迅速调节相关基因的表达，把母猪脂肪组织的厚薄变化信号传递到窝产仔数上（图2）。

3 讨论

Margaret和Phillip于2012年探讨了小分子RNA（miRNAs）如何应对复杂波动的外界环境，缓冲机体生物学网络功能[41]，提出在生物体内存在一个由miRNAs组成调控网络，miRNA-靶点相互作用产生非线性靶蛋白输出。目标mRNA的产量低于一定的阈值，靶基因受到强烈压抑；阈值以上，压抑较弱，靶基因可以发挥有竞争力的“海绵”般的效果，阈值的位置取决于miRNA的浓度。

在生产实践中，母猪的体况过瘦或者过肥均会影响每胎产仔数，科学家研究发现，有众多的基因参与母猪每胎产仔数的构成。在同一品种的母猪群体中，每胎产仔数会逐渐减少，对于母猪个体而言，其基因组并没有发生变化。Thomas等[1]发现，脂肪组织来源的循环miRNAs经外泌体途径实现长距离传递自身变化的信号到靶组织以调节其他组织基因的表达后，脂肪来源的miRNA调控猪产仔数相关基因的表达开始被科学家重视。

通过生物信息学预测发现，有多个脂肪来源的miRNAs调控母猪产仔数相关的基因。Thomas等[1]研究发现miR-16、miR-221和miR-222具有随脂肪的增加而增加的特性，并且体况变肥后靶基因的表达会发生抑制，所以推测脂肪代谢失调导致的miRNAs的变化参与了调控母猪产仔数变化的过程。

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