多囊卵巢综合征大鼠卵巢中外染色体环状脱氧核糖核酸图谱的特征及其与非编码核糖核酸的功能关联研究

《Biology Direct》：Identification and characterization of ovarian extrachromosomal circular deoxyribonucleic acid in rats with polycystic ovary syndrome

　　

摘要

背景

外染色体环状脱氧核糖核酸越来越多地被确认为具有潜在调控功能的动态基因组元件，但其特征在多囊卵巢综合征中仍知之甚少。本研究旨在表征多囊卵巢综合征大鼠模型的卵巢外染色体环状脱氧核糖核酸图谱，并探索其基因组特征、功能关联以及与非编码核糖核酸、环状核糖核酸和转座元件的重叠情况。

结果

雌性Sprague-Dawley大鼠被分为对照组和多囊卵巢综合征组，多囊卵巢综合征由脱氢表雄酮诱导。模型的建立通过异常卵泡发育、性激素水平改变和发情周期不规律得到确认。Circle测序鉴定出15,207个外染色体环状脱氧核糖核酸分子，代表13,762种不同类型，多囊卵巢综合征大鼠卵巢中的总丰度降低。共有263个环状脱氧核糖核酸在组间显示差异丰度，包括260个小外染色体环状脱氧核糖核酸和3个较大的环状分子。第12号染色体是唯一在染色体计数分布和染色体标准化密度方面均显示显著差异的染色体（Benjamini-Hochberg校正后，均P?<?0.001）。两组的长度分布均呈双峰分布，对照组在208和368碱基对处出现峰值，多囊卵巢综合征组在212和359碱基对处出现峰值。接头分析揭示了频繁的4-20碱基对直接重复和反向重复。基因组重叠分析表明与注释基因、非编码核糖核酸、环状核糖核酸和转座元件存在交集。功能富集突出了突触结构、铁离子稳态、细胞连接相关过程和T细胞受体信号通路。透射电子显微镜揭示了环状环状脱氧核糖核酸样结构，而终点聚合酶链反应确认了选定候选物的相对丰度模式与测序结果一致。

结论

本研究提供了多囊卵巢综合征大鼠卵巢中eccDNA/ecDNA图谱的初步表征，揭示了丰度降低、基因组特征改变以及T细胞受体信号通路相关基因的富集。与多种非编码核糖核酸（尤其是长链非编码核糖核酸）的基因组重叠进一步提示了潜在的RNA介导的调控机制。这些发现为eccDNA/ecDNA参与多囊卵巢综合征病理生理学提供了初步证据，并支持进一步的机制和临床研究。