通城猪和大白猪胎儿期背最长肌miRNA测序及其与转录组和蛋白质组的整合分析的开题报告.docx

通城猪和大白猪胎儿期背最长肌miRNA测序及其与转录组和蛋白质组的整合分析的开题报告
一、选题背景及意义：
肌肉是生物体中最主要的组织之一，对生物体的生长发育和代谢及动态平衡具有重要作用。肌肉形态结构直接影响着生长、发育和品质等因素。因此，研究肌肉生物学变化的分子机制对于提高畜禽的健康、生长速度和品质方面有重要意义。microRNA(miRNA)是一类长度约为22nt不编码但能干扰靶mRNA翻译的小分子RNA，具有较高的保守性和多样性，能够在生物体内实现较精确的带有序列特异性的生物调控。miRNA在肌肉的生长、发育、成熟与代谢等方面发挥着重要的调控作用，是肌肉个体生长调控的关键分子。近年来，miRNA已广泛应用于畜禽肌肉组织的转录分析，相关研究成果已经在肌肉发育和肉质品质研究领域获得了广泛的认可。
目前针对猪的miRNA研究主要集中在生理和疾病转录组和miRNA表达差异分析，而对于猪肌肉个体生长和发育过程中的miRNA表达差异及其调控作用的研究尚不完整。本研究选取通城猪和大白猪这两种代表性猪种进行miRNA测序及其于转录组和蛋白质组数据的整合分析，旨在探究miRNA在猪肌肉胎儿期生长发育中的作用机制，为猪肌肉个体生长调控提供新的思路与手段。
二、研究内容和目标：
本研究拟选取通城猪和大白猪这两个猪种的胎儿期肌肉组织并采用miRNA测序技术对其背最长肌部位的miRNA进行检测和分析。利用差异分析工具（DESeq2）筛选出有显著差异表达的miRNA，进一步将筛选出的miRNA与文献报道数据的miRNA、已知的肌肉调控相关miRNA进行比对和分析。整合miRNA的目标基因信息和miRNA的调控信息，进一步揭示miRNA调控的肌肉相关基因运作过程及其机制。由于miRNA调控肌肉个体生长的过程极为复杂且涉及多种蛋白质及信号分子的作用，本研究还将结合转录组测序和蛋白质组测序数据，对miRNA靶向调控的部分基因进行验证。最终实现建立miRNA靶向调控的调控网络，包括miRNA、靶基因、信号分子等，以期全面、系统地探究miRNA在猪肌肉胎儿期生长发育过程中的作用、调控机制及其调控网络。
三、研究方案：
1.样品采集及样品处理
a.通过超声探测等方法确定猪的孕龄，分别选择通城猪和大白猪的胎儿期肌肉组织（背最长肌），采用组织匀浆器快速打碎，由抽提试剂盒对RNA和miRNA分别进行提取并测定样品的RNA浓度和RNA完整性。
b.筛选高质量的RNA样本进行后续的miRNA测序、转录组测序和蛋白质组测序分析。
2.miRNA测序数据分析
a.序列去除adapter、质量控制后，在基因组上对测序数据去除rRNA、miRNA和小结构RNA等。
b.采用Bowtie2等工具将筛选后的miRNA比对到pig_base_v10.2上，并利用miRDeep2工具预测miRNA，统计miRNA表达量。
c.采用DESeq2工具分析两个品种背最长肌组织中所有检测到的miRNA的表达差异，并统计差异表达的miRNA数量、上调和下调的miRNA数量。
3.miRNA、转录组和蛋白质组数据整合
a.将得到的差异表达miRNA与miRBase、文献报道数据的miRNA及已知的肌肉调控相关miRNA进行比对和分析，筛选出最有潜力的关键miRNA。
b.将筛选出的关键miRNA的靶向调控的部分基因比对至已知的肌肉发育与调控相关蛋白质组测序数据上，筛选有显著差异表达的基因。
c.对靶向调控的基因进行KEGG与GO生物信息学分析，注重30个与肌肉生长和发育相关的生物通路及功能分析。
4.建立miRNA靶向调控的调控网络
a.将miRNA和靶基因信息整合，建立miRNA靶向调控的基因调控网络。
b.在调控网络中，根据调控基因和miRNA的作用关系，寻找相关的信号分子，将其加入到调控网络之中。
5.数据验证
a.在筛选出的靶向调控的基因中，随机选取几个关键基因进行定量PCR验证，并进一步进行Westernblot进行蛋白质验证。
b.对协同表达的基因、miRNA及信号分子等进行相关测试。
四、研究预期结果：
本研究旨在探究miRNA在猪肌肉胎儿期生长发育中的作用机制，其预期结果如下：
1.筛选出胎儿期通城猪和大白猪的背最长肌miRNA表达谱及其miRNA与转录组、蛋白质组的差异表达信息。
2.揭示miRNA在猪肌肉胎儿期生长发育中的作用机制，进一步弄清了miRNA对肌肉正反馈及负反馈调控过程的影响，对于猪肉质和生产效益的提高具有重要意义。
3.建立miRNA靶向调控的调控网络，包括miRNA、靶基因、信号分子等，全面系统探究miRNA在肌肉胎儿发育过程中的作用机制，为猪的肌肉生长和发育及相关性状的改良提供理论和实验基础。
4.上述预期结果可为猪肉生产、肉品质量研究、以及疾病治疗等的应用提