于军研究组：首次利用RNA-seq解析小鼠乳腺转录组学
乳腺是哺乳动物特有的器官, 90%的发育过程集中在出生之后。近期来自中科院北京基因组研究所，中国科学院大学等处的研究人员首次利用RNA-seq技术对小鼠乳腺发育进行转录组学研究, 包括怀孕期、哺乳期和退化期小鼠乳腺的基因表达情况，并解析了怀孕哺乳周期乳腺的关键调控基因。
作为哺乳动物特有的器官, 乳腺被科学家们广泛研究, 尤其在分子水平上, 芯片技术提供了大量乳腺发育相关的数据。如Clarkson 等人利用芯片技术对12个小鼠(Mus musculus)乳腺发育时期的乳腺基因表达进行了分析研究, 对退化期同免疫及凋亡相关的基因做了深入分析。然而虽然已经报道了大量乳腺发育相关的研究, 但是, 对乳腺发育不同时期样本的深度取样并进行转录组学的相关研究对于了解乳腺发育的机制仍是必不可少的。
RNA-seq 技术是转录组学研究领域的一个革命性的工具。它基于测序的方法, 对基因表达进行相对精确的定量, 能够提供更好更完整的转录组动态图谱。与芯片技术相比, RNA-seq 不仅具有更高的覆盖度, 而且也不需要针对被研究序列设计探针。
在这篇文章中，研究人员利用核糖体RNA去除法构建了小鼠乳腺3个时期(怀孕12天、哺乳14天和退化7天)的总RNA文库, 每个文库产出的数据量均大于5×10 7条reads。
三个文库分别得到17344, 10160和13739个蛋白编码基因以及1803, 828和1288个ncRNAs. 其中, 从怀孕期到哺乳期有4843个差异表达基因(包括749个上调表达的基因和4094个下调表达的基因)； 从哺乳期到退化期共有4926个差异表达基因(包括4706个上调表达和220个下调表达的基因)。
此外, 研究人员还观察到与溶酶体酶相关的基因在哺乳期乳腺中有较高的表达. 通过对转录因子及 ncRNAs的分析, 还得到一些可能在乳腺发育的不同时期有重要调控作用的调控因子基因(如转录因子基因Trps1, Gtf2i, Tcf7l2, Nupr1, Vdr, Rb1和Aebp1； miRNA基因mir-125b, Let-7, mir-146a和mir-15等)。
这项研究首次利用RNA-seq技术对小鼠乳腺发育进行转录组学研究，将蛋白编码基因分为管家基因(house keeping gene, HK)和组织特异性基因(tissue specific gene/mammogenesis specific gene, TS/MS)。并且还重点分析了不同发育时期差异表达的基因、1675 个转录因子及非编码RNA(ncRNA)的表达情况。
另外有趣的是, 这项研究发现与溶酶体相关的基因在哺乳期的乳腺比怀孕期显著上调表达, 它们在哺乳期可能参与调控酪蛋白合成及释放。
这项发现对乳腺发育过程中的调控基因进行了详细的分析, 为更好地了解乳腺发育的分子机制奠定了基础。
