Abstract

The corpus luteum (CL) is a temporary organ that plays a critical role for female fertility by maintaining the estrous cycle. MicroRNA (miRNA) is a class of non-coding RNAs involved in various biological processes. However, there exists limited knowledge of the role of miRNA in yak CL. In this study, we used high-throughput sequencing to study the transcriptome dynamics of miRNA in yak early (eCL), middle (mCL) and late-stage CL (lCL). A total of 6,730 miRNAs were identified, including 5,766 known and 964 novels miRNAs. Three miRNAs, including bta-miR-126-3p, bta-miR-143 and bta-miR-148a, exhibited the highest expressions in yak CLs of all the three stages. Most of the miRNAs were 20–24 nt in length and the peak was at 22 nt. Besides, most miRNAs with different lengths displayed significant uracil preference at the 5'-end. Furthermore, 1,067, 280 and 112 differentially expressed (DE) miRNAs were found in eCL vs. mCL, mCL vs. lCL, and eCL vs. lCL, respectively. Most of the DE miRNAs were down-regulated in the eCL vs. mCL and eCL vs. lCL groups, and up-regulated in the mCL vs. lCL group. A total of 18,904 target genes were identified, with 18,843 annotated. Pathway enrichment analysis of the DE miRNAs target genes illustrated that the most enriched cellular process in each group included pathways in cancer, PI3K-Akt pathway, endocytosis, and focal adhesion. A total of 20 putative target genes in 47 DE miRNAs were identified to be closely associated with the formation, function or regression of CL. Three DE miRNAs, including bta-miR-11972, novel-miR-619 and novel-miR-153, were proved to directly bind to the 3'-UTR of their predicated target mRNAs, including CDK4, HSD17B1 and MAP1LC3C, respectively. Both of these DE miRNAs and their target mRNAs exhibited dynamic expression profiles across the lifespan of yak CL. This study presents a general basis for understanding of the regulation of miRNA on yak CL and also provides a novel genetic resource for future analysis of the gene network during the estrous cycle in the yak.

摘要

黄体 (CL) 是一种临时器官，通过维持发情周期对女性生育能力起着至关重要的作用。微小RNA（miRNA）是一类参与各种生物过程的非编码RNA。然而，关于 miRNA 在牦牛 CL 中的作用的知识有限。在这项研究中，我们使用高通量测序来研究 miRNA 在牦牛早期 (eCL)、中期 (mCL) 和晚期 CL (lCL) 中的转录组动力学。共鉴定出 6,730 个 miRNA，包括 5,766 个已知 miRNA 和 964 个新 miRNA。三种 miRNA，包括 bta-miR-126-3p、bta-miR-143 和 bta-miR-148a，在所有三个阶段的牦牛 CL 中表现出最高表达。大多数 miRNA 的长度为 20-24 nt，峰值为 22 nt。此外，大多数具有不同长度的 miRNA 在 5' 端显示出显着的尿嘧啶偏好。此外，1,067，在 eCL 与 mCL、mCL 与 lCL 和 eCL 与 lCL 中分别发现了 280 和 112 个差异表达 (DE) miRNA。大多数 DE miRNA 在 eCL vs. mCL 和 eCL vs. lCL 组中下调，而在 mCL vs. lCL 组中上调。共鉴定出 18,904 个目标基因，注释了 18,843 个。DE miRNA 靶基因的通路富集分析表明，每组中最富集的细胞过程包括癌症通路、PI3K-Akt 通路、内吞作用和粘着斑。鉴定出 47 个 DE miRNA 中的 20 个推定靶基因与 CL 的形成、功能或消退密切相关。三个 DE miRNA，包括 bta-miR-11972、novel-miR-619 和 novel-miR-153，被证明直接结合其预测靶 mRNA 的 3'-UTR，包括 和 eCL 与 lCL，分别。大多数 DE miRNA 在 eCL vs. mCL 和 eCL vs. lCL 组中下调，而在 mCL vs. lCL 组中上调。共鉴定出 18,904 个目标基因，注释了 18,843 个。DE miRNA 靶基因的通路富集分析表明，每组中最富集的细胞过程包括癌症通路、PI3K-Akt 通路、内吞作用和粘着斑。鉴定出 47 个 DE miRNA 中的 20 个推定靶基因与 CL 的形成、功能或消退密切相关。三个 DE miRNA，包括 bta-miR-11972、novel-miR-619 和 novel-miR-153，被证明直接结合其预测靶 mRNA 的 3'-UTR，包括 和 eCL 与 lCL，分别。大多数 DE miRNA 在 eCL vs. mCL 和 eCL vs. lCL 组中下调，而在 mCL vs. lCL 组中上调。共鉴定出 18,904 个目标基因，注释了 18,843 个。DE miRNA 靶基因的通路富集分析表明，每组中最富集的细胞过程包括癌症通路、PI3K-Akt 通路、内吞作用和粘着斑。鉴定出 47 个 DE miRNA 中的 20 个推定靶基因与 CL 的形成、功能或消退密切相关。三个 DE miRNA，包括 bta-miR-11972、novel-miR-619 和 novel-miR-153，被证明直接结合其预测靶 mRNA 的 3'-UTR，包括 并在 mCL 与 lCL 组中上调。共鉴定出 18,904 个目标基因，注释了 18,843 个。DE miRNA 靶基因的通路富集分析表明，每组中最富集的细胞过程包括癌症通路、PI3K-Akt 通路、内吞作用和粘着斑。鉴定出 47 个 DE miRNA 中的 20 个推定靶基因与 CL 的形成、功能或消退密切相关。三个 DE miRNA，包括 bta-miR-11972、novel-miR-619 和 novel-miR-153，被证明直接结合其预测靶 mRNA 的 3'-UTR，包括 并在 mCL 与 lCL 组中上调。共鉴定出 18,904 个目标基因，注释了 18,843 个。DE miRNA 靶基因的通路富集分析表明，每组中最富集的细胞过程包括癌症通路、PI3K-Akt 通路、内吞作用和粘着斑。鉴定出 47 个 DE miRNA 中的 20 个推定靶基因与 CL 的形成、功能或消退密切相关。三个 DE miRNA，包括 bta-miR-11972、novel-miR-619 和 novel-miR-153，被证明直接结合其预测靶 mRNA 的 3'-UTR，包括 DE miRNA 靶基因的通路富集分析表明，每组中最富集的细胞过程包括癌症通路、PI3K-Akt 通路、内吞作用和粘着斑。鉴定出 47 个 DE miRNA 中的 20 个推定靶基因与 CL 的形成、功能或消退密切相关。三个 DE miRNA，包括 bta-miR-11972、novel-miR-619 和 novel-miR-153，被证明直接结合其预测靶 mRNA 的 3'-UTR，包括 DE miRNA 靶基因的通路富集分析表明，每组中最富集的细胞过程包括癌症通路、PI3K-Akt 通路、内吞作用和粘着斑。鉴定出 47 个 DE miRNA 中的 20 个推定靶基因与 CL 的形成、功能或消退密切相关。三个 DE miRNA，包括 bta-miR-11972、novel-miR-619 和 novel-miR-153，被证明直接结合其预测靶 mRNA 的 3'-UTR，包括分别为CDK4、HSD17B1和MAP1LC3C。这些 DE miRNA 及其目标 mRNA 在牦牛 CL 的整个生命周期中都表现出动态表达谱。本研究为理解 miRNA 对牦牛 CL 的调控提供了一般基础，也为未来分析牦牛发情周期中的基因网络提供了新的遗传资源。