牦牛(Bos gruniens)主要分布在中国的青藏高原及其周边高原和亚高原地区,经过长期自然选择,形成了独特的高原gut-originated microbiota适应表型特征和遗传机制。基因表达作为连接DNA序列和生理表型的中间介质,对揭示相关分子途径和作用机制具有重要意义。为探索牦牛肺脏高原适应动态分子调控机制,本研究以低海拔早胜牛(1500 m)为对照,采用多组学联合分析的方法,对三个不同海拔高度(3400 m、4200 m、5000 m)牦牛的肺组织全转录组及蛋白质组进行了研究,并利用双荧光素酶报告基因法验证了高原适应关键基因靶向关系。结果如下:1.通过全转录组测序,共获得了21764个m RNAs,1209个miRNAs,14168个1nc RNAs和1377个circ RNAs。牦牛与早胜牛比较组之间筛选出了4975个显著差异表达m RNAs、75个显著差异表达miRNAs、3326个显著差异表达lnc RNAs以及252个显著差异表达circ RNAs。三个海拔牦牛比较组之间筛选出了756个显著差异表达m RNAs、83个显著差异表达miRNAs、346个显著差异表达lnc RNAs以及64个显著差异表达circ RNAs。2.相比于早胜牛,牦牛肺脏中参与代谢和维持蛋白质稳定性的基因和通路显著富集,如关键基因ACOT、Abca1、PDIA4、HYOU1、BAX、CAPN1、HSP40、HSP70和关键通路“长链脂肪酸代谢过程”、“蛋白质靶向过氧化物酶”以及“内质网中蛋白质的加工”。对比不同海拔牦牛,免疫和增殖相关基因和通路显著富集,如关键基因p15和关键通路“FOXO信号通路”。牦牛肺脏基因表达水平与海拔呈非线性调控,在各海拔高度梯度中,牦牛肺脏组织的免疫功能均发挥了重要作用,而代谢相关基因的调控在海拔3400-4200 m之间表现较为活跃,环境信息处理相关基因则在海拔4200-5000 m之间显得较为重要。3.牦牛与早胜牛差异circ RNA靶基因主要与代谢相关,发现了参与脂质代谢和减少内质网应激损伤的核心m RMAs(POR、PRKCSH)及其相关调控关系对(XM＿005892362.2-gma-miR6300＿R2-18L18-PRKCSH和New Gene.14593.1-ata-miR5168-3p-POR),揭示了牦牛可能通过POR调控关键基因PPAR来调节脂肪沉积以抵御高原寒冷环境。不同海拔牦牛差异circ RNA靶基因主要与免疫和遗传信息处理相关,发现了维持细胞稳态的核心m RMAs(UVSSA、SLTM、PARP4)及其相关调控关系对(New Gene.10538.1-pab-miR396a-PARP4)。4.牦牛肺脏组织代谢相关m RNA和蛋白质表达随海拔升高呈先升高后下降趋势,在海拔4200 m表达量达到峰值。PPAR相关基因表达上调可能促进了间充质干细胞转化形成棕色脂肪(BAT)细胞,从而增强线粒体氧化磷酸化实现非颤栗性产热以维持低温环境下牦牛体温的恒定。随海拔升高,ce RNA调控网络lnc102266115-novel-m0053-3p-RETN中,lnc102266115表达下调后引起miRNA(novel-m0053-3p)活性增强,互补结合靶基因RETN后,靶基因表达水平下调,并通过PLC-ITPR途径,抑制细胞内Ca~(2+)的增加,避免血管收缩,从而防止缺氧性肺动脉高压的产生www.selleck.cn/products/PD-0325901。5.通Nirogacestat价格过克隆ITPR3和IFIT3 3’UTR,构建野生型和突变型重组载体,利用双荧光素酶报告基因检测系统,揭示ath-miR8175＿R4-20L20与ITPR3和novel-m0209-5p与IFIT3存在靶向关系。综上所述,牦牛肺脏高原适应基因随海拔升高呈非线性调控,代谢相关基因在海拔3400-4200 m之间表现较为活跃;环境信息处理相关基因在海拔4200-5000 m之间显得较为重要;而免疫功能在各海拔高度梯度中均发挥了重要作用。随海拔升高,牦牛可能通过lnc102266115-novel-m0053-3p-RETN ce RNA调控网络来降低RETN的表达,通过PLC-ITPR途径防止缺氧性肺动脉高压的产生。本研究丰富了牦牛参考基因组数据库,为揭示高原动物适应性进化机制提供了参考依据。