同一块肌肉中的四类 RNA
论文报告了一套基于背最长肌的全转录组测序数据集。背最长肌是猪身上用于评估肉质和瘦肉产量的主要部位。6 头 11 月龄雄性大白猪各提供一份肌肉样本,其中 3 头为双基因敲除(DKO)猪,3 头为野生型(WT)猪,样本取自第 10–11 肋区域。
每份样本构建了两个文库。一个去除 rRNA 的文库用于捕获 mRNA、lncRNA 和 circRNA,以 150 bp 双端读长测序;一个小 RNA 文库用于捕获 miRNA,以 50 bp 单端读长测序。两个文库都在 Illumina HiSeq 3000 平台上运行。这一设计之所以重要,是因为四类 RNA 使用不同的文库制备方法、以不同的丰度单位计量,它们的计数不能直接相互比较。
检出数量因 RNA 类别而异
完成定量后,作者报告肌肉样本中有 18,658 个 FPKM 大于零的 mRNA、18,386 个 FPKM 大于零的 lncRNA、9,729 个 SRPBM 大于零的 circRNA,以及 419 个 TPM 大于零的 miRNA。FPKM、SRPBM 和 TPM 是三种不同的标准化方式:第一种按转录本长度和测序深度缩放,第二种统计反向剪接连接读段,第三种把 miRNA 读段表示为每百万转录本数。
这些总数描述的是检出了什么,而不是什么发生了变化。这份庞大的表达转录本清单是 DKO 与 WT 比较的基线,而各类别清单的规模彼此相差数个数量级。
测序质量支持下游比较
6 个去除 rRNA 的文库每份样本产生约 1.635 亿至 1.806 亿条原始读段,过滤后得到 1.569 亿至 1.776 亿条干净读段。所有样本的干净读段比例都超过 95.9%,lncRNA/mRNA 文库比对到 Sscrofa11.1 参考基因组的比例约为 96.0–96.9%。
小 RNA 文库的测序深度低得多,总读段约为 595 万至 856 万条,基因组比对率为 76.18–79.86%。作者把这些指标视为数据适合下游转录组分析的证据,这也是数据描述类论文的标准门槛,而非功能性结论。
整体表达谱在基因型间保持相似
对方差稳定化表达值做相关分析后发现,DKO 与 WT 两组整体高度相似:比较组均值时,lncRNA 的 r = 0.920,mRNA 的 r = 0.984。这是论文中最明确的表述:在所测试的条件下,双基因敲除并未造成肌肉转录组的广泛、一致重组。
聚类和主成分分析给出的图景更为复杂。在 lncRNA 表达上,3 个 WT 样本聚在一起并与 3 个 DKO 样本分开;但在 mRNA 分析中,DKO2 与 WT 样本聚在一起,DKO1 和 DKO3 则形成自己的亚簇。作者称这是部分分离而非完全分离,并将其归因于个体间的生物学或技术异质性。
信号主要来自 mRNA 和 lncRNA
差异表达分析使用 DESeq2,阈值为校正后 p 值低于 0.05、log2 倍数变化绝对值大于 1。在这些阈值下,研究检出 606 个差异表达 mRNA(342 个上调、264 个下调)和 281 个差异表达已知 lncRNA(72 个上调、209 个下调)。因此 lncRNA 的变化偏向下调,而 mRNA 的变化偏向上调。
非编码的环状 RNA 和微小 RNA 层面变化小得多:20 个差异表达 circRNA(11 个上调、9 个下调)和 1 个已知 miRNA。作者重点提到若干变化强烈的 mRNA,包括上调的 PRSS36 和 EGR1、下调的 PFKFB3 和 SLPI,并指出尽管发生变化的 circRNA 总数很少,circRNA ssc_circ_0008362 的统计显著性非常高。
表达变化是描述性的,而非机制性的
论文明确指出,这些 mRNA 变化应被理解为描述性的转录组观察,而不是某个特定功能通路被改变的直接证据。EGR1、PFKFB3 和 SLPI 被描述为与应激反应、代谢调节或组织微环境过程相关,但该数据集并未检验这些过程在动物体内是否发生改变。
第二个需要谨慎的理由是组织构成。背最长肌包含肌纤维、脂肪细胞、成纤维细胞、内皮细胞和驻留免疫细胞,因此脂肪细胞或基质细胞等比例的变化就可能改变整体表达模式,而不涉及任何基因型特异的改变。作者提出,这可能是 WT2 在部分分析中偏离其他 WT 重复样本的原因之一。
每组三个重复限制了分离能力
每个基因型由 3 头生物学独立动物代表,全部为同一品种、同一饲养条件下的 11 月龄雄性。作者指出,这样的样本量统计功效有限,难以把基因型相关效应与生物学异质性完全分开,这与 mRNA 分析中观察到的不完全聚类一致。
因此,该数据集被定位为用于转录组表征和假设生成的资源,而不是对 CD163/pAPN 双基因敲除在肌肉中作用的确定性功能评估。作者建议通过扩大样本量、增加组织类型,或使用病原体攻击后的脾脏或肌肉组织来验证这些观察。
非编码层面的参照资源
这里最具特色的贡献不是 mRNA 清单,而是在同一批肌肉样本中同时分析四类 RNA。由于 mRNA 和 lncRNA 层面出现数百个变化,而 circRNA 和 miRNA 分别只有 20 个和 1 个,该数据集的实际价值在于让后续研究能够追问:非编码层面是真的受到缓冲,还是在这一重复数下统计功效不足。
对于关心安全性问题的读者,相关的比较在于较高的组均值相关系数(lncRNA 为 0.920,mRNA 为 0.984)与数百个越过差异表达阈值的转录本之间。两者同时成立:这些 DKO 猪的肌肉转录组与野生型大体相似,但有一组具体且可枚举的 mRNA 和 lncRNA 存在差异——后续研究需要检验的正是这组差异,而不是整体相关系数。
本文引用的文献
A Whole-transcriptome Sequencing Dataset from the longissimus dorsi Muscle of CD163/pAPN Double-knockout Pigs
对 3 头 CD163/pAPN 双基因敲除猪和 3 头野生型猪的背最长肌进行全转录组测序,检出 606 个差异表达 mRNA、281 个已知 lncRNA、20 个 circRNA 和 1 个已知 miRNA,同时组均值表达相关性仍然很高(mRNA 的 r = 0.984,lncRNA 的 r = 0.920)。
