肌肉生长发育作为家畜动物产肉性状的决定性生理指标,其分子调控机制一直被视为动物分子育种改良的基础和突破口。山羊的骨骼肌生长发育过程受到多种调节因子的共同作用,包括生长因子、转录因子、调节蛋白和一些激素受体等。以往的分子机制相关研究主要集中在DNA、mRNA和miRNA层面,近年来长链非编码RNA的相关研究也逐渐兴起,但环状RNA对肌肉发育调控的相关课题鲜有报道。研究组基于山羊胚胎发育不同时期背最长肌转录组测序结果,筛选到一个具有时空表达特异性的环状明星分子CDR1as,CDR1as被报道在大脑中高度富集,因具有70多个miR-7结合位点而可作为miR-7的分子海绵调控下游靶基因的表达而被关注。本实验以山羊骨骼肌卫星细胞(SMSCs)和背最长肌组织为主要研究材料,分析环状CDR1as对骨骼肌卫星细胞分化的调控作用与机制。主要结果如下:(1)获得了山羊环状RNA CDR1as序列,全长1481nt。核酸外切酶酶消化实验证明其具有较强的核酸外切酶抵抗能力,进一步确认CDR1as为环状RNA。与人和小鼠对比,山羊CDR1as序列的反向剪切环化位点具有保守性。(2)CDR1as在山羊胚胎发育45 d(E45)到出生后90 d(B90)9个阶段背最长肌中,表达量呈现先上升再下降的趋势,在胚胎发育中期(E75~E105)呈现极显著的高表达(P<0.01)。E75的组织表达谱中,CDR1as广泛表达,其中在背最长肌中的表达量极显著地高于其他组织,甚至超过了在大脑中表达。CDR1as在山羊SMSCs增殖期表达水平较低,但在分化期表达量显著上调(P<0.01)。(3)CDR1as过表达后,促进成肌分化相关标志基因的表达。MyHC细胞免疫荧光染色进一步表明,CDR1as过表达显著促进了SMSCs的分化。(4)相反,CDR1as被siRNA干扰后,抑制了成肌分化相关标志基因的表达。细胞免疫荧光染色结果进一步表明干扰CDR1a抑制了SMSCs的分化。(5)经预测,山羊CDR1as与miR-7有70个保守的结合位点。RNA核质定位结果表明,绝大部分CDR1as位于细胞质中。荧光原位杂交试验(FISH)也发现CDR1as和miR-7共定位于细胞质中,且位置高度重合。(6)通过双荧光素酶报告基因系统验证,miR-7能够与IGF1R基因的3′-UTR结合。(7)MiR-7 mimics转染SMSCs,通过抑制IGF1R的表达,抑制成肌分化。而CDR1as过表达可以挽救miR-7 mimics对SMSCs分化的抑制。说明CDR1as可能通过竞争性结合miR-7,阻碍IGF1R下调来促进SMSCs分化。总之,通过本试验,我们获得山羊环状RNA CDR1as全序列,预测并验证了CDR1as通过竞争性结合miR-7阻碍IGF1R下调来促进SMSCs分化的ceRNA网络调控机制。本研究结果丰富了环状RNA所参与的功能研究,对进一步阐明动物肌细胞分化的分子机制具有重要的意义。