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鸡骨骼肌发育的分子机制

来源:未知 人气: 发布时间:2016-11-01
摘要:罗 文,聂庆华,张细权 (华南农业大学动物科学学院,广东省农业动物基因组学与分子育种重点实验室, 农业部鸡遗传育种与繁殖重点实验室,广东广州 510642) 鸡骨骼肌的发育过程影响着肌纤维的形成,决定着肌纤维的数量和生长潜力。为探索鸡骨骼肌发育的分子
罗 文,聂庆华,张细权
(华南农业大学动物科学学院,广东省农业动物基因组学与分子育种重点实验室,
农业部鸡遗传育种与繁殖重点实验室,广东广州 510642)
鸡骨骼肌的发育过程影响着肌纤维的形成,决定着肌纤维的数量和生长潜力。为探索鸡骨骼肌发育的分子机制,挖掘出与肉鸡骨骼肌生长紧密关联的候选因子,本课题组近年来以不同时期和品种的肉鸡作为骨骼肌发育研究模型,揭示了一系列与鸡骨骼肌发育相关的候选因子和调控网络。分别以14 胚龄和7 周龄矮小型隐性白鸡和正常型隐性白鸡的骨骼肌为样本,进行miRNA 和mRNA表达谱芯片检测。对从中筛选到的差异表达基因和miRNAs 进行验证、功能注释、通路和网络富集分析、功能验证等,最终构建出与鸡骨骼肌发育相关的miRNAs-mRNAs 互作网络,并得到如下结果:(1)let-7b、miR-128 和MAPK 信号通路表达异常是导致矮小鸡肌肉发育受阻的潜在因素。(2)let-7b 能与正常鸡GHR mRNA 3'UTR 结合,抑制GHR 表达,进而调控多个与生长相关的通路。但let-7b 无法与GHR 缺失型的矮小鸡GHR mRNA 3'UTR 结合,造成矮小鸡中GHR 基因表达异常升高。(3)“皮肤特异表达”的miR-203 能在鸡胚胎期骨骼肌中短暂表达,在出生后表达消失。miR-203 在矮小鸡中表达量显著大于正常鸡。miR-203 可分别通过靶向抑制c-Jun 和MEF2C,抑制鸡成肌细胞的增殖和分化。(4)miR-20a-5p 和miR-20b-5p 在两种鸡的胚胎期骨骼肌中表达量显著高于成年期,而且它们能与E2F1 形成E2F1-miR-20a-5p/20b-5p 自调控反馈环,影响鸡成肌细胞的增殖和分化进程。以7 周龄隐性白鸡和杏花鸡的体重两尾样的胸肌为样本,利用MeDIP-seq 方法进行全基因组DNA甲基化分析,从中对比发现:在品种内和品种间分别存在132 和129 个与生长代谢相关的差异甲基化基因,其中总共有75 个生长代谢相关基因在各组对比中都存在差异甲基化现象,包括IGF1R、FGF12、FGF14、FGF18、FGFR2 和FGFR3 等为人熟知的生长因子基因。这些结果表明DNA 甲基化是影响鸡
骨骼肌生长发育的潜在因素。除了对该样本进行DNA 甲基化分析外,我们还进行了miRNA 和mRNA的Solexa 测序分析,发现了许多组间和组内的差异表达基因和miRNAs,构建出了多个与骨骼肌生长发育相关的差异表达miRNAs-mRNAs 互作网络和基因互作网络,并且验证出miR-146b-3p 和FOXO3 是影响鸡骨骼肌发育的重要候选因子。
我们还揭示了Myomaker,GNPDA2 和miR-206 同样能调控鸡骨骼肌的发育。Myomaker 特异表达于鸡胚胎期骨骼肌中,在成肌细胞分化期表达显著上调,可通过调控成肌细胞的迁移促进成肌细胞融合。MYOD、MYOG 和miR-140-3p 则可在成肌细胞分化过程中调控Myomaker 表达,进而影响成肌细胞的增殖和分化。GNPDA2 在鸡中有四个转录本,该基因中的两个SNP 能与鸡体重显著关联(P<0.05),但具体的调控机制仍有待挖掘。除此之外,我们还发现miR-206 可促进鸡成肌细胞分化标记基因的表达,而pre-miR-206 上游419 bp 处的G-419C 突变与鸡的出生体重显著关联,其中原因可能在于MYOD 可结合于包含该突变位点的Motif 序列。该位点的突变降低了MYOD 的结合效率,进而影响miR-206 的表达和作用。
鸡骨骼肌的发育受多种遗传因素的调控,我们分别在基因组水平、转录组水平和表观遗传水平对其受调控的分子机制进行研究,发现了多个与骨骼肌发育相关的基因、SNPs、miRNAs 和DNA 甲基化区域。这些因素互相联系,共同协调骨骼肌发育进程。而如何进一步揭示它们之间的互作与联系,将是我们系统理解鸡骨骼肌发育分子机制的下一步目标。
责任编辑:一叶知秋