龔 龑，馬海明

（湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，湖南 長沙 410128）

人們對(duì)轉(zhuǎn)錄組學(xué)前期的研究主要集中在mRNA表達(dá)上，進(jìn)而分析基因在生物機(jī)體中調(diào)控作用。20世紀(jì)50年代發(fā)現(xiàn)了非編碼RNA中的重要RNA，如rRNA，tRNA。在隨后的30年，具有調(diào)節(jié)功能的非編碼RNA在細(xì)菌中首先被發(fā)現(xiàn)，而后才在大多數(shù)的真核生物中被發(fā)現(xiàn)[1]。后來發(fā)現(xiàn)很多物種的基因組在轉(zhuǎn)錄過程中也有許多非編碼RNA（ncRNA），但其功能仍存爭議。但是伴隨越來越多的ncRNA被鑒定，并被證明其在機(jī)體發(fā)育和病理等過程中發(fā)揮了作用[2]，是真核細(xì)胞中新的調(diào)控層。H19作為第一個(gè)

長鏈非編碼RNA在1990年被發(fā)現(xiàn)，其轉(zhuǎn)錄物缺少長的開放閱讀框和與翻譯關(guān)聯(lián)，表明RNA本身是功能性的，而不是編碼的蛋白質(zhì)產(chǎn)物[3]。同樣，對(duì)X染色體失活至關(guān)重要的Xist也在1991年被發(fā)現(xiàn)，并被報(bào)道也同樣缺乏編碼蛋白能力[4]。而此時(shí)研究水平也僅僅是停留在不具有編碼蛋白能力的RNA。當(dāng)人類基因組的序列在2001年發(fā)表時(shí)，其后續(xù)的研究結(jié)果表明只有大約1.1%的編碼蛋白序列，而其他的均視為非編碼序列，其大約24%和75%的分別屬于內(nèi)含子和基因間非編碼序列[5]。在2002年，日本科學(xué)家在對(duì)小鼠的全長cDNA進(jìn)行人工注釋，在這個(gè)過程當(dāng)中確定了其大部分為核酸序列較長的非編碼RNA，由此拉開了長鏈非編碼RNA（lncRNA）的序幕[6]。尤其是在基因組測序技術(shù)的飛速發(fā)展的帶動(dòng)下，整個(gè)轉(zhuǎn)錄組學(xué)的研究進(jìn)展也得到了快速發(fā)展。利用高通量測序技術(shù)，使得大量的lncRNA被陸續(xù)發(fā)現(xiàn)。

1 LncRNA定義與分類

LncRNA通常被定義為長度超過200個(gè)核苷酸連接的內(nèi)源性細(xì)胞RNA分子，具有順式或反式調(diào)節(jié)功能[7]。與mRNA相比，lncRNAs在其大小、特異性、組織和亞細(xì)胞定位方面呈現(xiàn)出不同的特征。但它們也具有與mRNA（生物發(fā)生和形式）的許多相似性，其結(jié)構(gòu)上也類似于mRNA。與已知蛋白編碼功能和具有翻譯潛力的mRNA不同的是lncRNA缺乏具有顯著長度和質(zhì)量的開放閱讀框（ORF），而被視為不具備編碼蛋白能力。與mRNA相比而言，lncRNA長度較短，表達(dá)量也很低[8]。這些較低的表達(dá)水平也使得lncRNA最初被人們認(rèn)為其僅僅是轉(zhuǎn)錄“垃圾”和翻譯“噪聲”的主要原因。在機(jī)體絕大多數(shù)的組織中的表達(dá)均比mRNAs低，但在睪丸組織中卻表現(xiàn)為組織特異性的高表達(dá)水平。哺乳動(dòng)物表達(dá)的lncRNA在組織特異性方面表現(xiàn)出非常強(qiáng)的保守性，并且lncRNA在啟動(dòng)子和外顯子中表現(xiàn)出更高的初級(jí)序列保守性，與因組織特異性功能而豐富的蛋白質(zhì)編碼基因更接近，重復(fù)元件較少，單外顯子轉(zhuǎn)錄頻率更高[9]。與蛋白質(zhì)編碼基因相比，許多l(xiāng)ncRNAs的表達(dá)方式更具有組織特異性，組織間差異更大[10]。蛋白編碼基因的外顯子和內(nèi)含子的鳥嘌呤-胞嘧啶（GC）含量顯著高于lncRNAs，且lncRNAs的單核苷酸多態(tài)性（SNP）密度顯著高于蛋白編碼基因。保守性分析表明，大多數(shù)lncRNAs在豬、人和小鼠中具有進(jìn)化保守性，如CUFF.253988.1，與人的lncRNA -MALAT1具有同源性[11]。同時(shí)在骨骼肌中還發(fā)現(xiàn)的lncRNAs啟動(dòng)子甲基化可以負(fù)調(diào)控lncRNAs的表達(dá)，然后正調(diào)控靶基因的表達(dá)[12]。

一些保守非編碼序列參與哺乳動(dòng)物近端蛋白編碼基因的調(diào)節(jié)，但也有研究認(rèn)為保守非編碼序列與蛋白編碼基因的接近可能對(duì)調(diào)節(jié)作用并不重要。比如在綿羊中，20%～30%的lncRNAs位于蛋白編碼基因附近，與其強(qiáng)共表達(dá)，這與增強(qiáng)子序列中某些非編碼RNAs的進(jìn)化起源相一致。而大多數(shù)的lncRNA并不與鄰近的蛋白編碼基因共同表達(dá)[13]。非編碼序列與其最近的蛋白質(zhì)編碼基因之間的物理距離在人類基因組和小鼠基因組之間都有很好的保守性，其鄰近基因常出現(xiàn)在進(jìn)化保守的基因組附近。一些新的數(shù)據(jù)提示保守的非編碼序列更可能是調(diào)控元件，而這與基因間lncRNAs不同。這也預(yù)示lncRNA與其他非編碼序列在功能上存在差異[14]。

深度測序技術(shù)的進(jìn)步使得大量的新轉(zhuǎn)錄本不斷出現(xiàn)，使得lncRNA的分類需要一個(gè)統(tǒng)一的規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)。LncRNAs主要根據(jù)其長度、生物發(fā)生途徑、特定生物學(xué)過程、與已知編碼蛋白基因的位置、調(diào)控元件及位點(diǎn)、亞細(xì)胞定位及起源、功能來分類。遺憾的是目前分類尚不規(guī)范，最常用的分類方式是依據(jù)與編碼蛋白基因的位置而劃分，可以高度概括地將lncRNA分為3類（見圖1），由基因間轉(zhuǎn)錄得到的長鏈非編碼RNA為 基因間lncRNA（intergenic lncRNA）；由編碼蛋白質(zhì)的基因中的內(nèi)含子轉(zhuǎn)錄得到的長鏈非編碼RNA為內(nèi)含子lncRNA（intronic lncRNA）；由編碼蛋白基因的反義鏈轉(zhuǎn)錄得到的長鏈非編碼RNA為反義lncRNA（antisense lncRNA）。

2 LncRNA的作用機(jī)理

非編碼RNA曾經(jīng)被人們認(rèn)為是翻譯“噪聲”的一部分，隨著現(xiàn)代分子生物學(xué)的發(fā)展，非編碼RNA在轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)錄后基因調(diào)控中成為了一個(gè)新的研究的調(diào)控因素。在基因調(diào)控的各個(gè)方面，包括表觀遺傳調(diào)控、X染色體失活、基因組印跡、轉(zhuǎn)錄和mRNA剪接等，都能體現(xiàn)非編碼RNA的調(diào)控功能。在對(duì)哺乳動(dòng)物細(xì)胞和組織的轉(zhuǎn)錄學(xué)研究中發(fā)現(xiàn)超過三分之二的哺乳動(dòng)物基因組被轉(zhuǎn)錄編碼成大量的不同類別的長度不同的非編碼RNAs。其中l(wèi)ncRNAs是非編碼RNA中最大的一類，在轉(zhuǎn)錄本的數(shù)量上甚至超過了編碼蛋白質(zhì)的mRNAs。在細(xì)胞增殖、細(xì)胞周期、代謝、凋亡、分化等廣泛的生物學(xué)過程中，lncRNAs成為關(guān)鍵的調(diào)節(jié)因子。其不僅表現(xiàn)出對(duì)基因的調(diào)控，而且還通過不同的機(jī)制來發(fā)揮它們的作用。

2.1 LncRNA對(duì)染色質(zhì)轉(zhuǎn)錄調(diào)控

LncRNAs已成為調(diào)控染色質(zhì)轉(zhuǎn)錄的關(guān)鍵分子。lncRNAs在不同的功能階段調(diào)控染色質(zhì)結(jié)構(gòu)，包括組蛋白修飾、DNA甲基化和染色質(zhì)重塑。LncRNA具有較小的進(jìn)化保守性、較少的豐度和更多的組織特異性，說明它們的轉(zhuǎn)錄前調(diào)節(jié)不同于mRNA的轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)錄后調(diào)節(jié)。相比于mRNA而言，lncRNA啟動(dòng)子缺乏轉(zhuǎn)錄因子（TF）結(jié)合位點(diǎn)，卻富集了如GATA和FOS等特定的因子。lncRNAs和mRNAs之間的區(qū)別還在于剪接。LncRNAs的剪接效率較低，主要原因可能是u2af65結(jié)合度較低，剪接相關(guān)結(jié)構(gòu)較弱[15]。

LncRNAs可以與組蛋白修飾復(fù)合物相互作用，lncRNA-Xist是一種從雌性染色體中不活躍的X染色體中高表達(dá)的lncRNA，在X染色體在失活前表達(dá)，其長度在17 kb左右，可以與兩個(gè)多梳抑制復(fù)合物PRC1和PRC2相互作用，尤其是PRC2可以介導(dǎo)組蛋白H3（H3K27ME）上的27位賴氨酸的甲基化，沉默基因的表達(dá)，進(jìn)而導(dǎo)致哺乳動(dòng)物的X染色體失活（見圖2）。lncRNAHOTAIR是在HoxC基因簇中轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物，靶向PCR2復(fù)合物和組蛋白H3K4me1/2脫甲基酶LSD1，反式調(diào)控轉(zhuǎn)錄基因沉默，作用機(jī)制與lncRNA-Xist類似[16]。通過與PRC2復(fù)合物作用調(diào)控基因表達(dá)的lncRNA還有很多，如Pint[17]，Bvht[18]，F(xiàn)endrr[19]，SRA[20]等。而lncRNAFAL1[21]和lncRNA-ANRIL[22]則通過與PRC1復(fù)合物作用，調(diào)節(jié)相鄰的靶基因的表達(dá)。

除了與組蛋白修飾酶和共價(jià)修飾染色質(zhì)相互作用外，lncRNAs還可以與染色質(zhì)重塑復(fù)合物有關(guān)聯(lián)，以調(diào)節(jié)基因表達(dá)[24]。LncRNASChLAP1與染色體重塑復(fù)合物SWI/SNF對(duì)人體的前列腺癌細(xì)胞就有調(diào)控作用。lncRNA-SChLAP1基因敲除后可以抑制癌細(xì)胞的侵襲和增殖，而SMARCB 1（SWI/SNF復(fù)合物的組分）的敲除則促進(jìn)了腫瘤的發(fā)育，說明在對(duì)前列腺癌細(xì)胞的調(diào)控作用中兩者的相反作用。此外，SChLAP1與SWI/SNF復(fù)合物的SNF5亞基相互作用并且對(duì)SWI/SNF復(fù)合物的全基因組定位和調(diào)節(jié)功能產(chǎn)生抑制作用，從而導(dǎo)致基因活性在全基因組的抑制[25]。通過與染色體重塑復(fù)合物SWI/SNF的相互作用來調(diào)控基因的lncRNA有諸如Evf2[26]，Mhrt[25]等。LncRNAS和SWI/SNF復(fù)合物在基因的調(diào)控中既有相互頡頏的作用又有介導(dǎo)基因激活的功能。lncRNA-TCF7通過激活Wnt信號(hào)來促進(jìn)人類肝臟癌癥干細(xì)胞的自行更新，招募SWI/SNF復(fù)合物并與之相互作用來調(diào)控TCF7啟動(dòng)子，以此激活TCF7的表達(dá)和Wnt信號(hào)[27]。

2.2 LncRNA在基因印記中的調(diào)控

基因印記是指在二倍體哺乳動(dòng)物的等位基因中，分別來自于父本和母本，但是在遺傳過程中只有一個(gè)遺傳親本的基因具有活性，而另一個(gè)來自親本的等位基因則維持在非活性當(dāng)中。遺傳的親本等位基因的這種差異表達(dá)取決于起源的母體；在某些情況下，基因的等位基因可能是永遠(yuǎn)印記的，而在其他情況下，它將是母性印記的。印跡通常通過特定基因座的組蛋白或DNA修飾來實(shí)現(xiàn)，最近研究表明lncRNAs在這一現(xiàn)象中起調(diào)控作用。

LncRNA-Airn長度為108 kb，屬于核局部轉(zhuǎn)錄本是從胰島素樣生長因子2型受體（Igf2r）基因的內(nèi)含子2的3.7 kb印跡控制元件（ICE）反義方向轉(zhuǎn)錄而來，控制著Slc22a2，Slc22a3和Igf2r這3個(gè)基因的親本特異性表達(dá)。ICE在父本等位基因的缺失使得3個(gè)雙等位基因的表達(dá)，正好與母本等位基因相反。通過在轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)下游插入一個(gè)3 kb的多腺苷酸化信號(hào)可以阻斷ICE的反向轉(zhuǎn)錄從而表現(xiàn)出與父本等位基因相類似的表型[28]。LncRNAXist可以與父本染色體上的順式DNA位點(diǎn)的編碼RNA相互作用，通過一個(gè)抑制性組蛋白標(biāo)記h3k9me3的富集使得scl22a3基因沉默[29]。LncRNA-Kcnq1ot1長度為91 kb，是由7號(hào)染色體上的1MBKCNQ1/CDKN1基因座編碼轉(zhuǎn)錄。同時(shí)，在7號(hào)染色體富含蛋白編碼基因。Kcnq1ot1在父本染色體上表達(dá)，而在母本染色體上Kcnq1ot1由于CPG甲基化使得表達(dá)受到了抑制。它在父本染色體上的表達(dá)與8～10個(gè)相鄰蛋白編碼基因的抑制有關(guān)[30]。

LncRNA-IPW是在人染色體15和小鼠染色體7上的PWS/AS印記結(jié)構(gòu)域中表達(dá)的基因。PWS/AS區(qū)域的破壞與人類中的3個(gè)神經(jīng)源性疾病有關(guān)。通過確定IPW基因的牛同源性，顯示了在腦、心臟、腎臟、肝臟、肺、脾臟和骨骼肌中IPW的復(fù)合物和組織特異性表達(dá)模式。通過基因組DNA測序，確定了長外顯子h區(qū)的單核苷酸多態(tài)性，通過對(duì)雜合子個(gè)體的cDNA序列分析，證實(shí)了IPW的單等位基因表達(dá)，表明IPW可能在牛體內(nèi)有印跡作用[31]。通過位于牛21號(hào)染色體dlk1-dio3印跡簇中的牛me8基因的cDNA序列，并發(fā)現(xiàn)了3個(gè)新的lncRNAs，分別命名為Meg8-IT1、me8-IT2和me8-IT3，在成年牛8個(gè)組織中均有表達(dá)，類似于Mg 8的表達(dá)模式。在這3個(gè)lncRNAs中發(fā)現(xiàn)了3個(gè)單核苷酸多態(tài)性位點(diǎn)，在被分析的組織中表現(xiàn)出單等位基因表達(dá)，說明它們可能是在牛體內(nèi)印跡[32]。

2.3 LncRNA對(duì)轉(zhuǎn)錄后的調(diào)控

一些lncRNA的序列與miRNA的序列為互補(bǔ)序列，當(dāng)lncRNA與miRNA相互結(jié)合時(shí)，便可以阻止miRNA與目標(biāo)mRNA的結(jié)合，起到了頡頏作用，由于lncRNA像海綿一樣吸住mRNA，所以將此作用被稱之為“海綿”效應(yīng)（見圖3）。LncRNA還參與了骨骼肌衛(wèi)星細(xì)胞的增殖和分化調(diào)控。新的lncRNA -lnc133b，它由完全成熟的mir-133 b所補(bǔ)充，這表明lnc133b可能通過對(duì)mir-133 b“海綿”作用來調(diào)控mir-133 b的表達(dá)。lnc133 b與miR-133b在miR-133b互補(bǔ)的區(qū)域中相互作用，過度表達(dá)或抑制lnc133b可促進(jìn)衛(wèi)星細(xì)胞的增殖或抑制分化。lnc133b對(duì)mir-133 b的表達(dá)具有負(fù)調(diào)控作用，對(duì)IGF1R基因表達(dá)具有正調(diào)控作用，說明lnc133b/mir-133b/IGF1R軸是一種通過內(nèi)源競爭RNA（ceRNA）機(jī)制促進(jìn)衛(wèi)星細(xì)胞增殖和抑制其分化的潛在途徑[33]。同樣在人類成骨細(xì)胞分化過程中l(wèi)ncRNA-h19也有miRNA-141和miRNA-22的結(jié)合位點(diǎn)，其作用機(jī)理與lncRNA -lnc133b相似[34]。Lnc-H19在各個(gè)年齡段的骨骼肌中均高度表達(dá)。H19的高表達(dá)對(duì)于牛衛(wèi)星細(xì)胞的分化是必需的。H19的敲除引起成肌細(xì)胞抑制基因SIRT1/FOXO1的表達(dá)顯著增加，這表明H19在肌生成過程中抑制SIRT1/FOXO1基因表達(dá)。用SIRT1或FOXO1與含有H19的pcDNA載體共轉(zhuǎn)染，在SIRT1/FOXO1過表達(dá)后發(fā)現(xiàn)抵消了成肌細(xì)胞的促分化作用，說明H19通過抑制SIRT 1/Foxo 1促進(jìn)牛骨骼肌衛(wèi)星細(xì)胞的分化[35]。

而lncRNA在對(duì)miRNA作用時(shí)，對(duì)miRNA的靶向mRNA起到的保護(hù)作用的同時(shí)，lncRNA還可以直接對(duì)mRNA的衰減有調(diào)控作用。mRNA 3’UTR中的順式調(diào)節(jié)元件也可以影響mRNA的穩(wěn)定性,其中l(wèi)ncRNA可以通過STAU介導(dǎo)mRNA衰減。STAU1是一種蛋白質(zhì)效應(yīng)器通過分子間或分子內(nèi)堿基配對(duì)與雙鏈RNA結(jié)合。而lncRNAs在其堿基對(duì)序列中含有ALU元件，通過與目標(biāo)mRNAs的3’UTRs部分序列互補(bǔ)，從而激活STAU介導(dǎo)的mRNAs衰減（見圖4）[36]。

3 LncRNA在豬上的研究進(jìn)展

長鏈非編碼RNA通過對(duì)基因印記、染色質(zhì)重塑、剪接調(diào)控、細(xì)胞分化調(diào)控、mRNA降解和翻譯的調(diào)控來發(fā)揮其生物學(xué)功能。它們從轉(zhuǎn)錄“噪聲”到人們認(rèn)識(shí)成為新的基因表達(dá)調(diào)控因子，在基因調(diào)控的各個(gè)方面，包括表觀遺傳調(diào)控、X染色體失活、基因組印跡、細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)販運(yùn)、轉(zhuǎn)錄和mRNA剪接等方面都發(fā)揮了調(diào)控作用。尤其近來，關(guān)于lncRNA的研究成為熱點(diǎn)，主要集中在人和小鼠上，關(guān)于lncRNA對(duì)神經(jīng)性疾病、腫瘤[37]、胚胎發(fā)育、細(xì)胞分化等方面的影響[38]。而在家畜上的研究相對(duì)滯后。目前，LncRNA在家畜上的研究主要集中在細(xì)胞分化、脂肪合成、胚胎及肌肉發(fā)育方面的調(diào)控[39]。盡管它們?nèi)狈幋a能力，但許多l(xiāng)ncRNAs在各種生物過程中都發(fā)揮著功能作用，這為基因組復(fù)雜的結(jié)構(gòu)組織和功能增加了一個(gè)新的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)[40]。

3.1 與繁殖相關(guān)的lncRNA研究

Wang Z等鑒定了約克夏和梅山豬的豬卵巢組織中表達(dá)的lncRNAs，其中有510個(gè)是卵巢特異性的，192個(gè)存在約克郡和梅山豬的差異表達(dá)，38個(gè)是卵巢特異性和差異表達(dá)的。通過分析它們最近的蛋白編碼基因可以預(yù)測它們的功能，以此研究梅山豬的高繁殖力[41]。而松果體可以調(diào)節(jié)神經(jīng)分泌和生殖功能，具有很強(qiáng)的生物節(jié)律性，尤其是對(duì)生殖激素分泌的調(diào)節(jié)尤為重要。通過在仔豬、青年豬和成年豬3個(gè)階段采集松果體樣本進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)了8 166個(gè)新的lncRNAs。其中851個(gè)lncRNAs在成熟過程中表現(xiàn)出顯著的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)功能，而同源核基因的表達(dá)沒有顯示出顯著差異。GO分析表明差異表達(dá)的基因在離子傳遞和突觸傳遞中明顯富集，強(qiáng)調(diào)了鈣信號(hào)在松果體發(fā)育過程中起著關(guān)鍵作用。證明lncRNA動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)發(fā)育進(jìn)而影響松果體生理學(xué)功能[42]。

3.2 與疾病相關(guān)的lncRNA研究

PDCoV（豬德爾塔冠狀病毒）是一種新型的豬冠狀病毒，具有高度傳染性，可引起仔豬腸道壞死、腸壁變薄和小腸嚴(yán)重絨毛萎縮。臨床表現(xiàn)為腹瀉、脫水和嘔吐。而lncRNA對(duì)病毒的復(fù)制和毒力的增強(qiáng)或降低有顯著的影響。從哺乳仔豬水樣腹瀉糞便中分離和保存的病毒株，感染ST細(xì)胞，然后利用高通量測序篩選PDCoV感染期間差異表達(dá)的lncRNA，在感染的早、中、晚三個(gè)時(shí)期分別鑒定了99、41和33個(gè)差異表達(dá)的lncRNAs，參與糖酵解/糖異生、組氨酸代謝以及戊糖、氯烷烴和氯烷烴降解途徑。通過獲得了PDCoV感染過程中miRNAs、lnc RNAs和mRNAs的表達(dá)數(shù)據(jù)，構(gòu)建了一個(gè)互作網(wǎng)絡(luò)[43]。

給仔豬添加喹賽多時(shí)，發(fā)現(xiàn)在仔豬肝臟中差異表達(dá)新的lncRNACRNG，位于11號(hào)染色體中，含有953個(gè)核苷酸，主要分布于細(xì)胞質(zhì)中。CRNG顯著增加了KITLG、FOXP3和miR-451，并降低ANPEP和STAT5amRNA的表達(dá)，表明CRNG直接調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)，可能是炎癥、病原體感染和抗病毒免疫的重要調(diào)節(jié)因子[44]。

在豬不同發(fā)育過程中，大多數(shù)lncRNAs和mRNA具有相似的時(shí)間表達(dá)模式，這表明它們之間的表達(dá)相關(guān)性和功能相關(guān)性。大多數(shù)基因在哺乳期有低水平表達(dá)，但在發(fā)育后期階段處于較高水平。在哺乳期，發(fā)現(xiàn)幾個(gè)與T細(xì)胞相關(guān)基因的表達(dá)連續(xù)增加，表明這些基因?qū)τ谠谶@一階段的仔豬中建立適應(yīng)性免疫系統(tǒng)至關(guān)重要的。值得注意的是，LncRNATCONS-00086451可通過上調(diào)激活T細(xì)胞胞漿2（NFATC2）表達(dá)的核因子來促進(jìn)基于血液的免疫系統(tǒng)發(fā)育[45]。

通過對(duì)180日齡和8歲的母豬的大腦皮層進(jìn)行全轉(zhuǎn)錄組分析，鑒定了714個(gè)mRNA、38個(gè)lncRNA、41個(gè)miRNA和148個(gè)circRNA與年齡相關(guān)的基因。由于非編碼RNA的表達(dá)水平變化，導(dǎo)致lncRNAS、miRNA和circRNA對(duì)不同年齡階段的豬腦有影響。上調(diào)基因?qū)?yīng)激反應(yīng)、生殖調(diào)控過程、免疫應(yīng)答和代謝過程均有顯著的富集作用，下調(diào)基因與神經(jīng)功能、應(yīng)激反應(yīng)和信號(hào)傳導(dǎo)途徑有關(guān)。突觸傳遞通路可能在豬腦老化過程中起關(guān)鍵作用，對(duì)于差異表達(dá)的mRNAs和lncRNAs都是共富集的。此外，在腦老化過程中，一些lncRNAs及其靶基因也有差異表達(dá)[46]。

3.3 與生產(chǎn)性能相關(guān)的lncRNA研究

肌肉生長和脂肪沉積是豬生長發(fā)育中兩個(gè)重要的生物學(xué)過程，與豬的生產(chǎn)性能密切相關(guān)。中國地方品種與外來品種也有許多差異，地方品種中脂肪型豬種較多，而外來品種中以杜洛克、長白和大白種為瘦肉型豬的主要代表。

大白豬肌肉生長速度高于馬身豬。比較了這兩個(gè)豬品種在1、90、180日齡骨骼肌中l(wèi)ncRNA的表達(dá)譜，鑒定了5 153個(gè)新的lncRNAs，發(fā)現(xiàn)1 407個(gè)差異表達(dá)lncRNAs在 兩個(gè)品種之間有一致的表達(dá)模式[47]。Chen G等采用白杜洛克和二花臉豬雜交的全同胞雌性個(gè)體240日齡的肝臟、腹部脂肪和背最長肌，鑒定出與豬肌肉生長和脂肪沉積相關(guān)的581個(gè)lncRNAs，與其他哺乳動(dòng)物lncRNA共同特征，GO分析lncRNA的靶基因參與豬肌肉生長和脂肪沉積相關(guān)的過程，包括肌肉細(xì)胞增殖、脂代謝和脂肪酸降解。其中MRPL12與肌肉生長相關(guān)，GCGR和SLC25A10H與脂肪沉積相關(guān)，PPP3CA、DPYD和FGGYA不僅與肌肉生長有關(guān)，而且與脂肪沉積有關(guān)[48]。松遼黑豬和長白豬在生產(chǎn)和肉質(zhì)性狀上表現(xiàn)出重要的差異，包括脂肪沉積和肌肉發(fā)育。通過RNA測序技術(shù)鑒定脂肪組織中差異表達(dá)的基因。共鑒定出1 071個(gè)lncRNAs，其中85個(gè)lncRNAs差異表達(dá)，其中53個(gè)上調(diào)，32個(gè)下調(diào)，涉及胰高血糖素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑、糖酵解/糖異生作用、胰島素信號(hào)傳導(dǎo)途徑、MAPK信號(hào)傳導(dǎo)途徑等。發(fā)現(xiàn)提示IncRNA mstrg.2479.1可能調(diào)節(jié)極低密度脂蛋白受體基因的表達(dá)水平，進(jìn)而影響豬脂肪代謝[49]。

杜洛克豬相比陸川豬背脂厚度有顯著差異。鑒定了4 868個(gè)lncRNA轉(zhuǎn)錄本（包括3 235份新轉(zhuǎn)錄本），確定lncRNAs和mRNAs的差異表達(dá)模式具有很強(qiáng)的組織特異性。在脂肪組織中差異表達(dá)的lncRNAs有794個(gè)潛在的靶基因，涉及脂肪細(xì)胞因子信號(hào)通路、PI3K-AKT信號(hào)通路和鈣信號(hào)通路。此外，差異表達(dá)的lncRNA定位于13個(gè)脂肪相關(guān)的數(shù)量性狀位點(diǎn)，其中包括65個(gè)QTL_ID。進(jìn)而探尋了兩個(gè)品種間脂肪代謝差異背后的機(jī)制[50]。對(duì)去勢和未去勢的淮南雄性豬的皮下脂肪組織進(jìn)行RNA測序，鑒定了皮下脂肪組織中的lncRNAs。同時(shí)，從皮下脂肪組織中鑒別出343個(gè)lncRNAs，包括223個(gè)基因間lncrnas（lincrnas）、68個(gè)反義lncrnas和52個(gè)內(nèi)含子lncrnas。其中13個(gè)促進(jìn)脂肪生成miRNA和5個(gè)抑制脂肪生成miRNA靶向lncRNAS。功能分析表明，這18個(gè)lncRNAs及其靶基因參與了脂肪酸、胰島素和脂肪細(xì)胞因子信號(hào)通路。lncRNAs及其靶基因可能參與了去勢誘導(dǎo)的脂肪沉積，為對(duì)抗睪酮缺乏癥相關(guān)肥胖提供了新的治療靶點(diǎn)[51]。

3.4 與胚胎發(fā)育和細(xì)胞分化相關(guān)的lncRNA研究

成肌細(xì)胞可轉(zhuǎn)化成脂肪細(xì)胞或脂肪樣細(xì)胞，具有產(chǎn)生和儲(chǔ)存細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)的能力。C2C12成肌細(xì)胞誘導(dǎo)分化為肌細(xì)胞和成脂細(xì)胞，分析不同細(xì)胞內(nèi)lncRNAs的表達(dá)譜進(jìn)行比對(duì)，從836差異表達(dá)lncRNAs中鑒定出114個(gè)核心lncRNAs，其靶基因顯著地富集在與葡萄糖、脂質(zhì)代謝和肌肉生長有關(guān)的各種信號(hào)途徑。其中LncRNA-GM43652是在肌肉細(xì)胞中形成脂肪潛在的調(diào)節(jié)因子，而在成脂細(xì)胞中的表達(dá)水平最高，當(dāng)在分化的成肌細(xì)胞中敲除LncRNA-GM 43652可以抑制脂肪沉積。這也說明了LncRNA-GM43652對(duì)脂肪沉積的調(diào)控作用[52]。在研究豬胎兒時(shí)期骨骼肌中的lncRNAs的過程中，鑒定570個(gè)多外顯子的lncRNAs。這些推測的豬lncrnas與哺乳動(dòng)物的lncrnas有許多共同的特征，例如相對(duì)較短的長度、少量的外顯子和低水平的序列保護(hù)。發(fā)現(xiàn)豬lncRNAs優(yōu)先位于介導(dǎo)轉(zhuǎn)錄調(diào)控的基因附近，而不是那些具有發(fā)育功能的基因[53]。

通過對(duì)胎兒和新生仔豬肺組織中進(jìn)行了轉(zhuǎn)錄分析，發(fā)現(xiàn)了3 248個(gè) mRNAs差異表達(dá)，主要集中在與細(xì)胞增殖、免疫應(yīng)答、缺氧反應(yīng)和線粒體激活有關(guān)的類別中。同時(shí)還發(fā)現(xiàn)了452個(gè)差異表達(dá)的lncRNAs，它們可能在細(xì)胞增殖、線粒體激活和免疫反應(yīng)中發(fā)揮作用。這表明差異表達(dá)的mRNAs和lncRNAs可能共同調(diào)節(jié)早期生后豬肺的發(fā)育。其中l(wèi)ncRNA-tu64359 可能通過上調(diào)肝素結(jié)合表皮生長樣因子（HB-EGF）的表達(dá)來促進(jìn)早期肺的發(fā)育[54]。而在牙齒發(fā)育過程中，細(xì)胞外基質(zhì)（ECM）支持細(xì)胞可以維持牙胚的完整性。用RNA測序法對(duì)微型豬的乳牙胚ECM組分進(jìn)行l(wèi)ncRNA和mRNA表達(dá)譜分析，發(fā)現(xiàn)關(guān)鍵的lnc RNAs的相互作用可以改變ECM的發(fā)育過程[55]。

4 小結(jié)與展望

目前，盡管lncRNA在家畜上的研究還處于起步階段，但是近年來相關(guān)研究開展迅速，尤其在豬的生產(chǎn)性能、繁殖、細(xì)胞分化、疾病、育種等方面進(jìn)行了大量的研究。但是，lncRNA的物種數(shù)據(jù)庫相關(guān)的數(shù)據(jù)還是不夠，對(duì)于lncRNA的研究深度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如mRNA和micRNA，這也是當(dāng)前的重要研究內(nèi)容。