鸡miR-17-92基因簇上游调控区功能分析

miR-17-92基因簇(miR-17-92 cluster)在细胞增殖、分化、凋亡、动物发育以及肿瘤发生等过程中发挥重要作用。目前,人和小鼠等哺乳动物miR-17-92基因簇的转录调控已有深入研究,但该基因簇在鸡等鸟类中的转录调控研究还未见报道,主要原因在于鸟类miR-17-92基因簇上游的基因组序列都存在一个gap,且该基因簇启动子的位置和序列也还不清楚。为此,本研究采用染色体步移的方法获得鸡miR-17-92基因簇上游gap区序列,并采用生物信息学分析和报告基因及截短突变技术开展该gap区的功能分析。染色体步移分析发现,鸡miR-17-92基因簇上游gap区全长1704 bp,GC含量达80.11%。生物信息学分析显示,鸡miR-17-92基因簇上游gap区内1段200 bp的序列与人、牛、小鼠等9种动物miR-17-92基因簇上游序列保守性较高,且该区域为人和小鼠等哺乳动物miR-17-92基因簇宿主基因的核心启动子区。将克隆的gap区序列插入pGL3 basic荧光素酶报告基因载体,构建成启动子荧光素酶报告基因载体pGL3-cMIR17HG(-4228/-2506)。荧光素酶报告基因活性分析表明,pGL3-cMIR17HG(-4228/-2506)报告基因的活性是pGL3 basic空载体活性的417倍,证明所克隆的gap区片段是鸡miR-17-92基因簇宿主基因的启动子。为进一步分析该启动子的结构和功能,构建gap区片段的5°端缺失突变(缺失448 bp)和3°端缺失突变(缺失894 bp)的荧光素酶报告基因载体。与pGL3-cMIR17HG(-4228/-2506)相比,5°端和3°端缺失突变分别使启动子报告基因活性降低19.82%和60.14%。这些数据提示,鸡miR-17-92基因簇宿主基因启动子的重要调控区位于-3400/-2506。本研究结果为进一步开展鸡miR-17-92基因簇的转录调控奠定了基础。     

鸡PPARγ基因转录本3上游开放阅读框转录后的调控作用

过氧化物酶体增殖物激活受体γ (peroxisome proliferator-activated receptor gamma, PPARγ)是脂肪生成的关键调控因子。本实验室前期研究发现,与人和鼠等哺乳动物PPARγ基因的转录本不同,鸡PPARγ基因的多个转录本5′UTR区存在上游开放阅读框(upstream open reading frames, uORFs)。为了揭示该uORF转录后的调控作用,本研究构建了鸡PPARγ基因转录本3 (cPPARγ3)野生型5′UTR报告基因载体psiCHECK2-cPPARγ3- 5′UTR-WT和uORF突变(uATG突变为终止密码子TGA)的5′UTR报告基因载体psiCHECK2-cPPARγ3- 5′UTR-Mut。将这两个报告基因载体分别转染永生化鸡前脂肪细胞(immortalized chicken pre-adipocytes, ICPA)和鸡胚成纤维细胞DF1,检测海肾荧光素酶报告基因hRluc活性及其mRNA表达。荧光素酶报告基因检测结果显示,在ICPA细胞中,psiCHECK2-cPPARγ3-5′UTR-Mut的hRluc报告基因活性极显著高于psiCHECK2- cPPARγ3-5′UTR-WT (P<0.01);在DF1细胞中,psiCHECK2-cPPARγ3-5′UTR-Mut的hRluc报告基因活性高于psiCHECK2-cPPARγ3-5′UTR-WT,但差异不显著(P>0.05)。qRT-PCR检测hRluc基因mRNA表达结果显示,与psiCHECK2-cPPARγ3-5′UTR-WT相比,在ICPA细胞中,psiCHECK2-cPPARγ3-5′UTR-Mut转染细胞的hRluc基因的mRNA表达水平极显著降低(P<0.01);在DF1细胞中,psiCHECK2-cPPARγ3-5′UTR-Mut转染细胞后,hRluc基因的mRNA表达水平也降低,但差异不显著(P>0.05)。为进一步分析该uORF对鸡cPPARγ3的转录后调控作用,本研究又分别构建了野生型cPPARγ3真核表达载体pcDNA3.1-cPPARγ3-WT和uORF突变的cPPARγ3真核表达载体pcDNA3.1-cPPARγ3-Mut。qRT-PCR检测cPPARγ3的mRNA表达水平,结果显示,在这两种细胞中,pcDNA3.1-cPPARγ3-Mut转染细胞的cPPARγ3 mRNA表达水平均显著低于pcDNA3.1-cPPARγ3-WT转染细胞(P<0.05),但Western blot结果显示,pcDNA3.1-cPPARγ3-Mut转染细胞的PPARγ蛋白表达水平极显著高于pcDNA3.1-cPPARγ3-WT转染细胞(P<0.01)。这些研究结果表明,5′UTR区的uORF抑制鸡cPPARγ3的翻译。     

鸡miR-19a、miR-19b通过靶向抑制LIN9促进前脂肪细胞增殖

miR-17-92基因簇编码包括miR-19a、miR-19b在内的至少6个miRNA,在鸡细胞的增殖、分化、凋亡及发育等多种生物学过程中发挥重要作用,但其作用机制尚不清楚。生物信息学分析显示,细胞周期调控子LIN9是 miR-17-92 基因簇成员miR-19a和miR-19b的潜在靶点。为验证这一预测,构建含野生型LIN9 3′-UTR荧光素酶报告基因载体（psi-CHECK2-LIN9-3′-UTR-WT）及突变型报告基因载体（psi-CHECK2-LIN9-3′-UTR-MUT）,开展靶标LIN9的鉴定。复合转染结合报告基因酶活性测定结果表明,过表达miR-19a和miR-19b能显著抑制含野生型LIN9 3′-UTR的报告基因表达,而过表达miR-19a和miR-19b抑制剂显著提高野生型LIN9 3′-UTR报告基因的表达。实时定量PCR（RT-qPCR）证明,miR-19a和miR-19b 抑制剂对内源性LIN9 mRNA的表达没有影响,提示miR-19a和miR-19b可能不是通过降解mRNA调控LIN9表达。转染结合CCK-8细胞增殖分析显示,在鸡前脂肪细胞过表达LIN9 明显抑制细胞增殖。与此相一致的是,细胞增殖标志分子CyclinD1、c-Myc、PCNA、Ki67 的mRNA表达量明显降低。本研究证实,LIN9是miR-17-92 基因簇成员miR-19a和miR-19b的靶标,同时证实,LIN9抑制鸡前脂肪细胞的增殖。是否miR-17-92基因簇编码的其它mi-RNA成员也以LIN9为靶标尚不得而知,我室正在研究中。     

PPARγ在脂肪生成中的遗传和表观遗传调控

过氧化物酶体增殖物激活受体γ(peroxisome proliferator-activated receptor gamma, PPARγ)是脂肪生成和脂肪组织发育的关键调控因子,另外在糖脂代谢、炎症和免疫反应等多种生物学过程中也发挥重要作用。近年来,对PPARγ基因的研究一直是脂肪生物学研究的热点。随着研究的不断深入,人们发现PPARγ基因不仅受遗传调控,还受DNA甲基化、组蛋白修饰、非编码RNA和染色质重塑等表观遗传调控。本文综述了PPARγ基因在脂肪生成中的遗传和表观遗传调控研究进展,探讨了未来PPARγ基因调控的研究方向和趋势。