miRNA(microRNA)是广泛存在于真核生物中长约18~25个核苷酸的一类非编码RNA,调控基因转录后表达。目前,对miRNA的鉴定、功能分析及机理调控的研究已成为生物学领域的热点。为丰富绵羊miRNA数据库、研究miRNA对季节性繁殖动物繁殖活动的调控作用及调控机理提供基础。本研究通过克隆法构建绵羊卵巢miRNA cDNA 文库,并进行生物学分析;利用Real time PCR检测miRNA在卵巢组织中的表达。试验成功构建绵羊卵巢miRNA的cDNA文库,获得30条绵羊miRNA序列。miRBase数据库序列比对,20条miRNA序列与绵羊已知miRNA同源保守,鉴定为绵羊已知miRNA。其中oar-miR-3955-5p 在其它物种中未注释,鉴定为绵羊特异性miRNA。通过比对及二级结构分析鉴定了绵羊10条新miRNA,其中ovis-aries-ovary-m0001-5p只与牛bta-miR-2285具有一定的同源性。Real Time PCR结果表明10个miRNA(5个已知miRNA及5个新miRNA)在绵羊卵巢组织中均有表达,但ovis-aries-ovary-m0003-3p的表达量显著高于其它9个,推测该新miRNA对绵羊卵巢发育或功能发挥具有重要的调控作用。试验结果对绵羊miRNA的进一步研究具有一定的理论指导和现实意义。
全 文 :核 农 学 报 2014,28(12):2184 ~ 2191
Journal of Nuclear Agricultural Sciences
收稿日期:2014⁃07⁃02 接受日期:2014⁃09⁃20
基金项目:农业部转基因生物新品种培育重大专项(2008ZX08008 - 003,2009ZX08008 - 008B),甘肃省高校基本科研业务费:转 fat - 1 基因高品
质肉羊新品种的培育,甘肃农业大学动物医学院创新基金项目(JYCX⁃KX007)
作者简介:常卫华,男,主要从事临床兽医学产科方向研究。 E⁃mail:changweihua112@ 163. com
通讯作者:张勇,男,教授,主要从事兽医产科学和发育生物学的研究。 E⁃mail:zhangyong@ gsau. edu. cn
文章编号:1000⁃8551(2014)12⁃2184⁃08
绵羊卵巢 microRNA的克隆及表达分析
常卫华1 胡俊杰1 王娟红2 曹会萍2 马友记3 张 勇1 赵兴绪1
( 1 甘肃农业大学动物医学院,甘肃 兰州 730070;2 甘肃农业大学生命科学技术学院,甘肃 兰州 730070;
3甘肃农业大学动物科技学院,甘肃 兰州 730070)
摘 要:miRNA(microRNA)是广泛存在于真核生物中长约 18 ~ 25 个核苷酸的一类非编码 RNA,调控基
因转录后表达。 目前,对 miRNA的鉴定、功能分析及机理调控的研究已成为生物学领域的热点。 为丰
富绵羊 miRNA数据库、研究 miRNA对季节性繁殖动物繁殖活动的调控作用及调控机理提供基础。 本
研究通过克隆法构建绵羊卵巢 miRNA cDNA 文库,并进行生物学分析;利用 Real time PCR检测 miRNA
在卵巢组织中的表达。 试验成功构建绵羊卵巢 miRNA 的 cDNA 文库,获得 30 条绵羊 miRNA 序列。
miRBase数据库序列比对,20 条 miRNA序列与绵羊已知 miRNA同源保守,鉴定为绵羊已知 miRNA。 其
中 oar⁃miR - 3955 - 5p 在其它物种中未注释,鉴定为绵羊特异性 miRNA。 通过比对及二级结构分析鉴
定了绵羊 10 条新 miRNA,其中 ovis⁃aries⁃ovary⁃m0001 - 5p 只与牛 bta⁃miR - 2285 具有一定的同源性。
Real Time PCR结果表明 10 个 miRNA(5 个已知 miRNA及 5 个新 miRNA)在绵羊卵巢组织中均有表达,
但 ovis⁃aries⁃ovary⁃m0003 - 3p的表达量显著高于其它 9 个,推测该新 miRNA对绵羊卵巢发育或功能发
挥具有重要的调控作用。 试验结果对绵羊 miRNA的进一步研究具有一定的理论指导和现实意义。
关键词:绵羊;卵巢;microRNA;克隆;生物信息学;实时荧光定量 PCR
DOI:10 11869 / j. issn. 100⁃8551 2014 12. 2184
microRNA(miRNA)是存在于真核生物中长度约
为 20 ~ 25 个核苷酸的一类非编码小分子 RNA,根据
其与靶基因的互补程度或抑制靶基因翻译或降解靶基
因的转录物进而发挥调控作用[1 - 4]。 1993 年, Lee
等[5]人用经典的定位克隆的方法在线虫 (C. elegans)
中首次发现了 lin⁃4 基因,并通过定点突变发现 lin⁃4
并不编码蛋白,而是产生一种小 RNA 分子。 2000 年,
Reinhart等[6]发现了另一个具有转录后调节功能的小
分子 RNA:let⁃7。 在随后的十几年时间里,对 miRNA
的研究逐渐成为一种热点,并迅速发展。
目前,有关 miRNA在动物繁殖调控方面的研究较
少,而且相关研究大部分集中在啮齿类动物上。 Ro
等[7]于 2007 年报道了利用小鼠卵巢,通过克隆的方法
获得 236 条 small RNAs,其中包括 122 条 miRNAs, 79
条 piwi⁃interacting RNAs ( piRNAs ) 和 35 条 small
nucleolar RNAs ( snoRNAs )。 卵巢上大约 70% 的
piRNAs是由位于重复区域的多重基因编码的。 这些
卵巢非编码 RNAs 的表达和结构表明了其在卵泡的发
育和受精方面起着重要的作用。 2008 年,Mishoma
等[8]学者报道,利用小鼠的卵巢和睾丸,通过克隆的
方法分别获得 6 630 条序列(159 个已知 miRNAs 基
因)和 10 192 条序列(154 个已知 miRNAs基因),检测
了 55 个 miRNA,其中发现 2 个新的 miRNA;同时还发
现以雄性为基础的 miRNA 表达主要发生在 X 染色体
上。 McBride等[9]研究证实,对于绵羊,在由卵泡期向
黄体期转化的过程中 miRNA起着重要的调节作用。
本试验通过构建绵羊卵巢 miRNA的 cDNA文库,
并进行生物信息学分析,同时通过荧光定量 PCR检测
miRNA在绵羊卵巢中的表达,为以后探索 miRNA 对
繁殖器官的发育及繁殖活动的调控作用、改造或通过
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12 期 绵羊卵巢 microRNA的克隆及表达分析
基因调控来提高绵羊的繁殖能力及改变后代的繁殖性
状等方面具有重要意义。
1 材料与方法
1 1 试验样品
成年绵羊屠宰(兰州小西湖屠宰场)后立即取出
卵巢并用 DEPC水处理,迅速投入液氮,快速冷冻,然
后 - 80 ℃保存备用。
1 2 主要药品与试剂
Trizol、SYBR PrimeScriptTM miRNA RT⁃PCR 试剂
盒购置日本 Takara 公司,T4RNA 连接酶、Taq DNA 聚
合酶等购置美国 NEB生物公司,其余常规试剂购自甘
肃凯驰新达生物技术有限公司和兰州鑫祥生物技术有
限公司。
1 3 方法
1 3 1 RNA接头及引物的合成 根据 microRNA 特
点设计两端特异性接头序列,根据接头序列设计反转
录引物,根据 pGEM⁃T easy 载体设计菌液 PCR 引物,
具体序列见表 1。
表 1 接头及引物序列
Table 1 Adapter and primer sequences
引物名称
Name of primers
序列
Sequences
长度
Length / nt
3′接头
The adapter of 3′
(PO4)⁃CTGTAGGCACCATCAA⁃(NH2)⁃(CH2) 6 16
5′接头
The adapter of 5′
ATCGTAGGCACCUGAAA 17
RT引物
RT primer
ATTGATGGTGCCTAC 15
PCR 3′引物
The 3′primer of PCR
ATTGATGGTGCCTACAG 17
PCR 5′引物
The 5′primer of PCR
ATCGTAGGCACCTGAAA 17
菌液 PCR 3′引物
The 3′primer of bacteria PCR
CATGATTACGCCAAGCTA 18
菌液 PCR 5′引物
The 5′primer of bacteria PCR
CGAATTGGGCCCGACGT 17
1 3 2 总 RNA 的提取 取绵羊卵巢组织 0 1 g,用
TRizol 试剂提取方法抽提总 RNA[10],溶解于适量
DEPC水中,取少量总 RNA 用微量分光光度计测定其
浓度及纯度,1%琼脂糖凝胶电泳检测完整性,合格总
RNA样品于 - 80 ℃保存备用。
1 3 3 聚乙二醇(PEG)富集小分子 RNA 小分子
RNA的富集传统上都采用聚丙烯酰胺凝胶电泳分离
法,但由于 RNA易降解,电泳分离时间较长,效果不理
想,本试验采用改进 PEG(聚乙二醇)法[11]富集小分
子 RNA。
1 3 4 3′接头、5′接头的连接 将 3′接头和富集的小
分子 RNA于 99 ℃变性 2min,立即置于冰上,然后 37
℃反应 2 h,反应体系如下:10 × T4 RNA 连接酶 Buffer
1μL,T4 RNA 连接酶 1μL,RNase 抑制剂 0 5 μL,3′接
头(100μM·L - 1)2 μL,PEG8000 2 5 μL,小分子 RNA
3μL,总体积 10 μL。
将 5′接头和 3′接头连接产物于 99 ℃变性 2 min,
立即置于冰上,然后 37 ℃反应 2 h。 反应体系如下:
10 × T4 RNA连接酶 Buffer 1 μL,T4 RNA连接酶 1μL,
RNase 抑制剂 0 5 μL,5′接头 (100μM·L - 1 ) 2 μL,
PEG8000 2 5 μL,3′接头产物 3 μL,总体积 10 μL。
1 3 5 cDNA的合成、PCR反应及产物回收 以 3′接
头序列为模板,根据碱基互补配对原则,设计 RT 引物
反转录,具体过程及反应体系按试剂盒说明书进行。
产物 cDNA, -20 ℃保存。
以上述 cDNA 为模板,进行 PCR 扩增,扩增体系
及扩增过程按常规方法进行。 PCR 反应结束后,产物
4 ℃保存,4%琼脂糖凝胶电泳检测目的片段,然后按
照胶回收试剂盒说明书进行目的片段的回收。
1 3 6 连接转化及测序 将上述胶回收产物与
pGEM⁃T easy 载体连接,然后转染 E. coli DH5ɑ 细胞,
蓝白斑筛选,对重组质粒进行 PCR 鉴定,最后选取阳
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核 农 学 报 28 卷
性克隆菌液送上海生工生物工程有限公司测序。
1 3 7 生物信息学分析 测序后序列去接头、污染及
低质量序列,将 18 ~ 26 nt 范围内的序列首先与
miRNA 数据库(miRBase:http: / / microrna. sanger. ac.
uk / sequences / index. shtml)中绵羊已知 miRNA 比对,
筛选与已知 miRNA 同源序列;剩余序列分类比较,去
除重复序列;然后与 NCBI 中绵羊基因库进行 BLAST
比对;再将其与 GenBank中蛋白质及 RNA数据库进行
比对,将编码 RNA 等序列剔除,剩余序列则初步鉴定
为新 miRNA;最后与基因组匹配的候选 miRNA 序列
前后各延伸 40 nt,用 Mfold 程序(http: / / www. bioinfo.
rpi. edu / applications / mfold / cgi⁃bin / rna⁃form1. cgi)分析
二级结构[12]。
1 3 8 Real time PCR 检测 试验步骤及反应体系按
公司 SYBR PrimeScriptTM miRNA RT⁃PCR 试剂盒
(Takara)说明书进行,反转录引物有试剂盒提供,定量
PCR引物如表 2。 以 U6 为对照,每个基因做 3 个重
复,按照 2 - △△CT方法[13]计算相应的表达水平,并用
SPSS 16 0 对数据进行方差分析。
表 2 Real Time PCR引物序列
Table 2 The primer sequences of Real Time PCR
名称
Name
序列(5′ - 3′)
Sequence(5′ - 3′)
长度
Length / nt GC / %
U6 AGGATGTGAAGACACCAAGACA 22 45 45
oar⁃miR⁃3958⁃3p AGATATTGCACGGTTGATCTCT 22 40 90
oar⁃miR⁃432 TCTTGGAGTAGGTCATTGGGTGG 23 52 20
oar⁃miR⁃379⁃5p TGGTAGACTATGGAACGTAGGC 22 50 0
oar⁃miR⁃485⁃5p AGAGGCTGGCCGTGATGAAT 20 55 00
oar⁃miR⁃127 ATCGGATCCGTCTGAGCTTG 20 55 00
ovis⁃aries⁃ovary⁃m0001⁃5p GCGAAAGGTTCATTTGGGTT 20 45 00
ovis⁃aries⁃ovary⁃m0002⁃5p CAGGCTAGGAGAAATGATTGG 21 47 60
ovis⁃aries⁃ovary⁃m0003⁃3p ACAGCAGGCACAGACAGGC 19 61 10
ovis⁃aries⁃ovary⁃m0004⁃5p GCTGGAAGACTAGTGATTTTGTTG 24 41 70
ovis⁃aries⁃ovary⁃m0005⁃3p TCACAGTGAACCGGTCTCTTT 21 47 60
2 结果与分析
2 1 总 RNA提取及 small RNA 分子的富集
试验采用 Trizol法提取绵羊卵巢总 RNA,1%琼脂
糖凝胶电泳检测完整性,结果显示 28s,18s 条带完整
明亮,二者亮度比例约为 2 ∶ 1,但 5s 较暗。 RNA 总体
完整性较好,无降解;分光光度计测量总 RNA 浓度为
1 068 ~ 1 326 ng·mL - 1, OD 值 A260 / A280为 1 8 ~ 1 9,
说明纯度较高,无蛋白、酚等污染。 PEG 富集法可以
有效去除总 RNA 中的大分子部分,而小分子 RNA 得
到了有效富集,且条带明亮(图 1 - A),产量较高,杂
质较少,为后续试验提供了良好基础。
2 2 3′和 5′的连接及 cDNA链的合成
在 T4 RNA 连接酶作用下,将富集得到的小分子
RNA两端分别加 3′和 5′接头,并以此为模板进行反转
录合成 cDNA,然后 PCR 反应,4%琼脂糖凝胶电泳进
行检测,产物大小预期在 51 ~ 59 bp范围内。 由图 1 -
B可知,在目的条带范围内有较亮的弥散条带,说明试
验成功连接小分子 RNA两端接头。
2 3 连接转化及菌液 PCR鉴定
PCR产物琼脂糖凝胶电泳后,胶回收纯化,将纯
化产物连接 pGEM⁃T easy载体,并转化 E. coli DH5ɑ感
受态细胞、蓝白斑筛选,挑取阳性菌斑进行菌液 PCR
鉴定。
根据 pGEM⁃T easy 载体序列设计菌液 PCR 上下
游引物,目的片段预期在 208 ~ 216 bp 左右,2%琼脂
糖凝胶电泳结果见图 2,将片段大小在 200 bp 左右的
阳性克隆进行测序。
2 4 生物信息学分析
测序分析后发现该试验获得 150 条符合 miRNA
长度的序列。 去除接头自连产物、绵羊 mRNA 及其它
非编码 RNA,将其余序列与 miRBase 数据库中绵羊已
知 miRNA 序列进行 BLAST。 去除已知 miRNA,将剩
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12 期 绵羊卵巢 microRNA的克隆及表达分析
注:A:小 RNA的富集; B:琼脂糖凝胶检测 PCR产物 / M:marker。
Note:A: Enrichment of small RNA. B:Electrophoresis analysis of PCR products. M:marker.
图 1 电泳检测
Fig. 1 Electrophoresis detection
注:M:marker;1、2、3、4、5、6 分别代表阳性菌斑。
Note:M:marker:1,2,3,4,5,6:positve plaque.
图 2 菌液 PCR筛选阳性克隆
Fig. 2 Selection of positive clone by bacteria PCR
余序列在绵羊基因组中截取其两侧共约 80 ~ 100 nt的
序列利用 Mfold 软件进行二级结构预测,最小自由能
(MFE)小于等于 - 20 且能够折叠形成茎环结构的序
列鉴定为绵羊新 miRNA。
经比对分析及结构预测最终获得 30 条 miRNA序
列。 其中 20 条为绵羊已知 miRNA,分别为 oar⁃miR⁃
1185⁃3p、 oar⁃miR⁃1185⁃5p、 oar⁃miR⁃127、 oar⁃miR⁃134⁃
5p、 oar⁃miR⁃323c、 oar⁃miR⁃379⁃5p、 oar⁃miR⁃3958⁃3p、
oar⁃miR⁃3959⁃5p、 oar⁃miR⁃411a⁃5p、 oar⁃miR⁃432、 oar⁃
miR⁃433⁃3p、 oar⁃miR⁃485⁃3p、 oar⁃miR⁃485⁃5p、 oar⁃miR⁃
494⁃3p、 oar⁃miR⁃495⁃3p、 oar⁃miR⁃543⁃3p、 oar⁃miR⁃493⁃
5p、 oar⁃miR⁃409⁃3p、 oar⁃miR⁃541⁃5p 和 oar⁃miR⁃323a⁃
3p。 10 条未找到绵羊同源 miRNA 序列,鉴定为绵羊
新 miRNA,命名为 ovis⁃aries⁃ovary⁃m0001⁃5p、ovis⁃aries⁃
ovary⁃m0002⁃5p、 ovis⁃aries⁃ovary⁃m0003⁃3p、 ovis⁃aries⁃
ovary⁃m0004⁃5p、 ovis⁃aries⁃ovary⁃m0005⁃3p、 ovis⁃aries⁃
ovary⁃m0006⁃5p、 ovis⁃aries⁃ovary⁃m0007⁃5p、 ovis⁃aries⁃
ovary⁃m0008⁃5p、ovis⁃aries⁃ovary⁃m0009⁃5p和 ovis⁃aries⁃
ovary⁃m0010⁃3p(新 miRNA 序列见表 3、二级结构见图
3)。
2 5 Real time PCR
选取克隆数较多的 5 个已知 miRNAs( oar⁃miR⁃
3958⁃3p、oar⁃miR⁃ 432、 oar⁃miR⁃379⁃5p、 oar⁃miR⁃ 485⁃
5p和 oar⁃miR⁃127)和 5 个新 miRNAs(ovis⁃aries⁃ovary⁃
m0001⁃5p、 ovis⁃aries⁃ovary⁃m0002⁃5p、 ovis⁃aries⁃ovary⁃
m0003⁃3p、ovis⁃aries⁃ovary⁃m0004⁃5p和 ovis⁃aries⁃ovary⁃
m0005⁃3p)进行实时荧光定量 PCR,检测其在绵羊卵
巢组织中的表达。 结果表明,10 个 miRNA 在绵羊卵
巢组织中均有表达(图 4),但不同 miRNA 表达量不
同。 且 ovis⁃aries⁃ovary⁃m0003⁃3p的表达量极显著高于
其它 9 个 miRNAs,说明 10 个 miRNAs 在绵羊卵巢组
织的生长发育或功能调控方面均有一定的作用,且
ovis⁃aries⁃ovary⁃m0003⁃3p 可能在卵巢繁殖功能的调控
方面发挥着更重要的作用,但其具体作用机制及功能
还有待进一步研究。
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表 3 绵羊新 miRNAs
Table 3 New miRNAs of Ovis aries
名称
Name
序列
Sequence
长度
Length / nt
最小自由能
MFE / (kcal·mol - 1)
ovis⁃aries⁃ovary⁃m0001⁃5p GAAAGGUUCAUUUGGGUUUUU 21 - 45 4
ovis⁃aries⁃ovary⁃m0002⁃5p CAGGCUAGGAGAAAUGAUUGG 21 - 27 1
ovis⁃aries⁃ovary⁃m0003⁃3p ACAGCAGGCACAGACAGGCAG 21 - 52 72
ovis⁃aries⁃ovary⁃m0004⁃5p UGGAAGACUAGUGAUUUUGUUGUU 24 - 43 0
ovis⁃aries⁃ovary⁃m0005⁃3p UCACAGUGAACCGGUCUCUUU 21 - 40 1
ovis⁃aries⁃ovary⁃m0006⁃5p AAGGUAGAUAGAACAGGUCUUG 22 - 21 7
ovis⁃aries⁃ovary⁃m0007⁃5p AACUGUUUGCAGAGGAAACUGAG 23 - 34 9
ovis⁃aries⁃ovary⁃m0008⁃5p CAAGUCACUAGUGGUUCCGUUUA 23 - 38 1
ovis⁃aries⁃ovary⁃m0009⁃5p UAGCAGCGGGAACAGUACUGCAG 23 - 52 8
ovis⁃aries⁃ovary⁃m0010⁃3p UGUGACAGAUUGAUAACUGAA 21 - 34 0
Note: MFE: minimum frce energy.
图 3 新 miRNAs的二级结构图
Fig. 3 The secondary structure of new miRNAs
3 讨论
到目前为止,miRNA的鉴定方法主要有克隆法和
生物信息学预测法[14]。 生物信息学预测主要是利用
miRNA在物种进化上的保守性,将两个物种的基因组
进行比较,筛选出能够产生发夹结构的序列来预测新
的 miRNA。 但该方法存在明显缺陷,而且由生物信息
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12 期 绵羊卵巢 microRNA的克隆及表达分析
注:∗∗代表差异极显著(P < 0 01)。
Note:∗∗represents significant difference(P < 0 01) .
图 4 不同 miRNA在绵羊卵巢组织中的表达情况
Fig. 4 The expression of different miRNA in Ovis aries ovary
学预测的 miRNA必须经过实验方法进行验证才能确
定[15]。 鉴于生物信息学预测法的缺点,我们采用直接
克隆法构建绵羊卵巢小分子 RNA的 cDNA文库,测序
鉴定绵羊 miRNA。 miRNA的克隆难度较大,很重要的
原因在于其在细胞或组织中表达丰度较低且很难分离
纯化。 传统方法利用尿素变性聚丙烯酰胺凝胶电泳分
离小分子 RNA,对于试验操作的要求极高。 由于需要
进行切胶回收,分离效率仅在 10%左右,且电泳时间
较长,容易造成 RNA 污染及降解。 本试验在参考
Bartal 实验室发表的 miRNA 克隆方法[16]的基础上进
行改进,采用骆明勇等[11] PEG 法分离富集小分子
RNA,去除加接头后的纯化步骤。 纯化接头产物虽然
可以提高产物的纯度,却增加了小分子 RNA 的损失,
且很容易遭到污染,PEG法是在总 RNA提取后直接加
入配制的 PEG溶液,省去了使用聚丙烯酰胺凝胶电泳
回收 RNA,减少了 miRNA 的降解,也省去了反复洗涤
沉淀而引起的 miRNA丢失。
通过与 miRBase 数据库中绵羊已知 miRNA 序列
比对,共鉴定出 20 条与已知 miRNA 同源保守的
miRNA 序列。 其中,oar⁃miR⁃134⁃5p、oar⁃miR⁃127、oar⁃
miR⁃1185⁃5p、 oar⁃miR⁃379⁃5p、 oar⁃miR⁃411a⁃5p、 oar⁃
miR⁃432、oar⁃miR⁃433⁃3p、oar⁃miR⁃485⁃3p、oar⁃miR⁃485⁃
5p、 oar⁃miR⁃494⁃3p、 oar⁃miR⁃543⁃3p、 oar⁃miR⁃493⁃5p、
oar⁃miR⁃409⁃3p、oar⁃miR⁃541⁃5p、oar⁃miR⁃323a⁃3p 与人
类、小鼠、大鼠、牛及猩猩等物种具有 100%同源性;而
oar⁃miR⁃1185⁃3p、oar⁃miR⁃323c、oar⁃miR⁃495⁃5p 与其它
物种仅差一个或两个碱基,这是由于 miRNA的 3′端容
易发生变异所致;oar⁃miR⁃3958⁃3p 与牛 bta⁃miR⁃154c
100%同源,与其它物种同源性较低,说明 miRNA在哺
乳动物中具有高度的保守性[17]。 而 oar⁃miR⁃3955⁃5p
仅在绵羊中报道过,其它物种到目前为止 miRBase 数
据库中未注册,说明 oar⁃miR⁃3955⁃5p 可能是绵羊特异
性 miRNA。
鉴定出的 10 条新 miRNA,具有 miRNA 的典型特
点,长度均在 21 ~ 24 bp 之间,绵羊 miRNA 数据库未
注册,但在其它物种中有相关报道。 其中,ovis⁃aries⁃
ovary⁃m0003⁃3p、 ovis⁃aries⁃ovary⁃m0004⁃5p、 ovis⁃aries⁃
ovary⁃m0005⁃3p、 ovis⁃aries⁃ovary⁃m0006⁃5p、 ovis⁃aries⁃
ovary⁃m0007⁃5p、 ovis⁃aries⁃ovary⁃m0008⁃5p、 ovis⁃aries⁃
ovary⁃m0009⁃5p 和 ovis⁃aries⁃ovary⁃m0010⁃3p 与人、小
鼠、大鼠、牛、猕猴等物种的 miR⁃214⁃3p、 miR⁃7⁃5p、
miR⁃128⁃3p、 miR⁃1839⁃5p、 miR⁃452⁃5p、 miR⁃224⁃5p、
miR⁃503⁃5p和 miR⁃542⁃3p具有 100%同源性。 这 8 个
新 miRNA 虽在绵羊中首次发现,但与其它物种
miRNA序列具有高度同源性,说明该 miRNA 高度保
守。 ovis⁃aries⁃ovary⁃m0002⁃5p 与野猪 ssc⁃miR⁃664⁃5p、
家犬 cfa⁃miR⁃664、人 hsa⁃miR⁃664a⁃5p 在 3′端只有两
个碱基的差异,可能是 3′端发生变异所致;而 ovis⁃
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核 农 学 报 28 卷
aries⁃ovary⁃m0001⁃5p 与其它物种同源性较差,说明
ovis⁃aries⁃ovary⁃m0001⁃5p 有可能是绵羊特异性的
miRNA,甚至是绵羊卵巢特异性表达的 miRNA,这有
待进一步验证。
实时荧光定量 PCR是检测 miRNA 表达最常用的
方法,它具有高的灵敏度及精确度[18 - 19]。 本试验采用
SYBR PrimeScriptTM miRNA RT⁃PCR Kit 试剂盒检测
miRNA在绵羊卵巢组织的表达水平,Poly(A)加尾反
应和反转录反应在同一 PCR管中同时进行,可以在较
短时间内高效合成 cDNA,作为 miRNA 实时定量 PCR
反应时的模板,由于耗时较短,且两个反应在同一体系
中,可以快速、准确地对 miRNA的表达定量分析,且一
次合成 cDNA 就可以同时对多个 miRNA 分子进行检
测。 研究表明 miRNA 的表达具有时序性及组织或细
胞特异性的特点,可能参与了决定组织和细胞功能特
异性的基因调控,在生物体生长和发育过程中发挥多
种调节作用[20 - 21]。 实时荧光定量 PCR 结果显示,
ovis⁃aries⁃ovary⁃m0003⁃3p 在绵羊卵巢组织中的表达量
显著高于其它 9 个。 序列分析发现 ovis⁃aries⁃ovary⁃
m0003⁃3p与人类 miR⁃214 序列同源性为 100% ,证明
了 miRNA在物种进化上的保守性。 Yang 等[22]研究
表明,miR⁃214 在人卵巢癌中表达上调,通过结合在靶
基因 PTEN 的 3'UTR 促进细胞的成活。 miR⁃214 抑制
PTEN蛋白的表达从而活化 Akt 信号通路,而特定
miRNA的表达上调很可能是卵巢发生癌变的重要因
子[23]。 ovis⁃aries⁃ovary⁃m0003⁃3p 在绵羊卵巢中的高
表达以及与人 miR⁃214 同源性,推测 ovis⁃aries⁃ovary⁃
m0003⁃3p对卵巢功能具有重要调控作用。
4 结论
综上所述,本试验利用直接克隆法成功构建了绵
羊卵巢 miRNA的 cDNA文库,结合生物信息学软件分
析鉴定出 30 条绵羊 miRNA 序列。 miRBase 数据库序
列比对,20 条 miRNA 序列与绵羊已知 miRNA 100%
同源,鉴定为绵羊已知 miRNA,oar⁃miR⁃3955⁃5p 在其
它物种中未注释,鉴定为绵羊特异性 miRNA。 二级结
构及自由能分析鉴定出绵羊 10 条新 miRNA,其中
ovis⁃aries⁃ovary⁃m0001⁃5p只与牛 bta⁃miR⁃2285 具有一
定的同源性。 Real time PCR结果表明 10 个 miRNA在
绵羊卵巢组织中均有表达,不同基因表达量不同,但
ovis⁃aries⁃ovary⁃m0003⁃3p 的表达量显著高于其它 9
个,与人类 miR⁃214 具有 100% 同源性,推测该新
miRNA对绵羊卵巢发育或功能发挥具有重要的调控
作用,其作用方式及调控机理有待进一步验证。
参考文献:
[ 1 ] Xu J,Li C X, Li Y S, Lv J Y, Ma Y, Shao T T, Xu L D, Wang,
Y Y, Du L, Zhang Y P, Jiang W, Li C Q, Xiao Y, Li X. MiRNA
- miRNA synergistic network: construction via co⁃regulating
functional modules and disease miRNA topological features [ J] .
Nucleic Acids Research, 2011, 39(3): 825 - 836
[ 2 ] Zhang B H, Edmund J Stellwaga, Pan X P. Large⁃scale genome
analysis reveals unique features of microRNAs[ J] . Gene, 2009,
443: 100 - 109
[ 3 ] Cochrane D R, Spoelstra N S, Richer J K. The role of miRNAs in
progesterone action [ J ] . Molecular and Cellular Endocrinology,
2012, 357(1 / 2): 50 - 59
[ 4 ] 刘海丽, 丁艳菲, 潘家荣, 江 琼, 王光钺, 朱 诚. microRNA在
植物生长发育中的作用[ J] . 核农学报, 2013, 27(7): 904 -
912
[ 5 ] Lee R C, Feinbaum R L, Ambros V. The C. elegans heterochronic
gene lin⁃4 encoodes small RNAs with antisense complementarity to
lin⁃14[J] . Cell, 1993, 75(5): 843 - 854
[ 6 ] Reinhart B J, Slack F J, Basson M, Pasquinelli1 A E, Bettinger J
C, Rougvie A E, H Robert Horvitz, Gary Ruvkun. The 21 -
nucleotide let⁃7 RNA regulates developmental timing in
Caenorhagditis elegans[J] . Nature, 2000, 403(6772): 901 - 906
[ 7 ] Ro S, Song R, Papk C, Zheng H L, Sanders K M, Wei Y. Cloning
and expression profiling of smallRNAs expressed in the mouse ovary
[J] . RNA, 2007, 13(12): 2366 - 2380
[ 8 ] Mishima T, Takizawa T, Luo S S, Ishibashi O, Kawahigashi Y,
Mizuguchi Y, Ishikawa T, Mori M, Kanda T, Goto T, Takizawa T.
MicroRNA( miRNA ) cloning analysis reveals sex differences in
miRNA expression profiles between adult mouse testis and ovary[J] .
Reproduction, 2008, 136(6): 811 - 822
[ 9 ] McBride D, Carré W, Sontakke S D, Hogg C O, Law A, Donadeu
F X, Clinton M. Identification of miRNAs associated with the
follicular - luteal transition in the ruminant ovary[J] . Reproduction,
2012, 144(2): 221 - 233
[10] 曹晓涵, 韩兴发, 陈志渝, 曾宪垠. GnRH主动免疫对雌鼠下丘
脑 -垂体 -卵巢轴调控的影响[ J] . 核农学报, 2014, 28 (2):
335 - 342
[11] 骆明勇, 钟华敏. 用聚乙二醇分离富集 microRNA 的方法探讨
[J] . 医学分子生物学杂志, 2009, 6(6): 518 - 520
[12] Zhang S F, Zhao F P, Wei C H, Sheng X H, Ren H X, Xu L Y,
Lu J, Liu J S, Zhang L, Du L X. Identification and Characterization
of the miRNA Transcriptome of Ovis aries [ J / OL]. PLOS ONE,
2013, 8 ( 3 ): e58905. http: / / www. plosone. org / article / info%
3Adoi%2F10 1371%2Fjournal. pone. 0058905
[13] Livak K J, Schmittgen T D. Analysis of relative gene expression data
using real⁃Time quantitative PCR and the 2 - ΔΔCT method [ J ] .
Methods, 2001, 25(4): 402 - 408
[14] Chiang H R, Schoenfeld L W, Ruby J G, Auyeung V C, Spies N,
Baek D, Johnston W K, Russ C, Luo S J, Babiarz J E, Blelloch R,
Schroth G P, Nusbaum C, Bartel D P. Mammalian microRNAs.
0912
Journal of Nuclear Agricultural Sciences
2014,28(12):2184 ~ 2191
experimental evaluation of novel and previously annotated genes[J] .
Genes, 2010(10), 24: 992 - 1009
[15] 赵东宇, 王 岩, 罗 迪, 周春光, 梁艳春. 生物信息学中的
microRNA预测研究[ J] . 吉林大学学报, 2008, 26(3): 276 -
280
[16] Lau N C, Lim L P, Weinstein E G, Bartel D P. An abundant class
of tiny RNAs with probable regulatory roles in Caenorhabditis elegans
[J] . Science, 2001, 294(5543): 858 - 862
[17] Ambros V, Bartel B, Bartel D P, Burge C B, Carrington J C, Chen
X M, Dreyfuss G, Eeey S R, Jones S G, Marshall M, Matzke M,
Ruvkun G, Tuschl T. A uniform system for microRNA annotation
[J] . RNA, 2003, 9(3): 277 - 279
[18] Chen C F, Dana A Ridzon, Adam J Broomer, Zhou Z H, Danny H
Lee, Julie T Nguyen, Maura Barbisin, Xu N L, Vikram R
Mahuvakar, Mark R Andersen, Lao K Q, Kenneth J Livak, Karl J
Guegler. Real⁃time quantification of microRNAs by stem⁃loop RT⁃
PCR[ J / OL]. Nucleic Acids Research, 2005, 33 ( 20 ): e179.
http: / / nar. oxfordjournals. org / content / 33 / 20 / e179. long
[19] Zhang H H, Wang X J, Li G X, Yang E, Yang N M. Detection of
let⁃7a microRNA by real⁃time PCR in gastric carcinoma[ J] . World
Journal of Gastroenterology, 2007, 13(20): 2883 - 2888
[20] 盛熙晖, 杜立新. MicroRNA及其在人和动物上的研究进展[J] .
遗传, 2007, 29(6): 651 - 658
[21] Liang Y, Ridzon D, Wong L D , Chen C F. Characterization of
microRNA expression profiles in normal human tissues [ J / OL].
BMC Genomics, 2007, 8: 166. http: / / www. biomedcentral. com /
1471 - 2164 / 8 / 166
[22] Yang H, Kong W, He L L , Zhao J J, O’Donnell J D, Wang J W
, Wenham R M, Coppola D, Kruk P A, Nicosia S V, Cheng J Q.
MicroRNA expression profiling in human ovarian cancer: miR - 214
induces cell survival and cisplatin resistance by targeting PTEN[J] .
Cancer, 2008, 68(2): 425 - 433
[23] 樊庆春, 李佩玲. 微小 RNA 在卵巢癌中的作用[ J] . 中国优生
与遗传杂志, 2013, 21(5): 143 - 145
Cloning and Analysis of Ovis aries Ovarian miRNAs
CHANG Wei⁃hua1 HU Jun⁃jie1 WANG Juan⁃hong2 CAO Hui⁃ping2
MA You⁃ji3 ZHANG Yong1 ZHAO Xing⁃xu1
( 1College of Veterinary Medicine, Gansu Agricultural University, Lanzhou, Gansu 730070;
2College of Life Science and Technology , Gansu Agricultural University, Lanzhou, Gansu 730070;
3College of Animal Science and Technology , Gansu Agricultural University, Lanzhou, Gansu 730070)
Abstract:MiRNA (microRNA) is noncoding, approximately 18 ~ 25bp nucleic acids widely spreaded in eukaryote
genome, which regulates gene expression in translation level. At present, it has been highlighted in mulecular biology
research that identified of miRNAs, analysed of the function and regulate on mechanism. In this study, to rich miRNA
database of Ovis aries and provide the basis for regulation mechanism of miRNA on breeding activities of seasonal
breeding animals, Ovis aries ovary miRNA cDNA library was constructed by cloning method and analysed by
bioinformatics. Last, Real time PCR was adopted to detect their expression. Ovis aries ovary miRNA cDNA library was
successfully constructed by direct cloning method, in which, 30 Ovis aries miRNAs were recovered. Through blast the
sequence in miRBase database, 20 miRNAs sequences were homologous to conserved miRNA, defined as known
miRNAs. In addition, oar⁃miR - 3955 - 5p had not miRBase database notes in other species, possiblly special for Ovis
aries. The remaining 10 sequences defined as Ovis aries new miRNAs by secondary structure analysis. Interestingly,
ovis⁃aries⁃ovary⁃m0001 - 5p only had some homology with bovine miRNA bta⁃miR - 2285 10 miRNAs ( five known
miRNAs and five new miRNAs) identified by Real time PCR. All of them could be detected in Ovis aries ovary, and
ovis⁃aries⁃ovary⁃m0003 - 3p had a significant higher expression level than other miRNAs which will has an important
regulatory role on ovarian development and function. The experimental results will have certain theoretical guidance and
practical significance on further research for Ovis aries miRNAs.
Key words:Ovis aries; Ovary; microRNA; Clone; Bioinformatics; Real time PCR
1912