鸡胸大肌和缝匠肌两种纤维类型相关mRNA、lncRNA、miRNA的筛选及部分功能分析

来源 :安徽农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yufengdong
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肌纤维是骨骼肌的基本构成单位,骨骼肌的不同肌纤维类型组成赋予了骨骼肌特定的生理特性和功能。研究表明,肌纤维类型与肉品质密切相关。肌肉中的氧化型肌纤维(慢肌纤维)含量越高、酵解型肌纤维(快肌纤维)含量越低时,肌肉的主要肉品质指标越好,如p H、肉色、系水力、肌内脂肪和风味物质含量等,然而,目前调控肌纤维类型特异性的分子机制尚未阐明。为探讨肌纤维类型的调控机理,本研究以清远麻鸡糖酵解型肌纤维为主的胸大肌(PMM)和氧化型肌纤维为主的缝匠肌(SART)为研究素材,采用RNA-seq技术筛选差异表达的mRNA、lncRNA和miRNA,构建互作网络,并对筛选出的部分关键因子进行功能验证。主要结果如下:1、PMM和SART组织mRNA和lncRNA测序分析结果。在PMM和SART中共筛选出3 457个差异表达的mRNAs,其中2 364个在SART中上调,1 093个下调;功能富集分析显示,差异表达基因主要与参与能量代谢、血液循环、肌肉发育和收缩过程等生物学进程,同时参与氧化磷酸化、碳代谢和糖酵解/糖异生等能量代谢相关通路。在PMM和SART中共筛选出365个差异表达的lncRNAs,其中169个在SART中上调,196个下调;功能富集分析发现,差异表达lncRNAs主要参与肌肉发育和肌纤维类型相关的生物学进程和MAPK信号通路。mRNA-lncRNA互作网络分析表明XR003077811.1、XR003072304.1、XR001465942.2、XR001465741.2XR001470487.1、XR003077673.1和XR003074785.1可能在肌肉纤维类型调节方面发挥作用。2、PMM和SART组织miRNA测序分析结果。在PMM和SART中共筛选出698个miRNAs,其中189个是新miRNAs。筛选出67个差异表达miRNAs,其中42个在SART中上调,25个下调。功能富集分析发现,差异表达的miRNAs参与能量代谢、肌肉收缩、PPAR、胰岛素和脂肪细胞因子信号转导等通路。通过miRNA-mRNA互作分析和双荧光素酶报告基因实验,确定了4个可能影响肌纤维性状的候选miRNA-gene对,即gga-mi R-193a-3p/PPARGC1A、gga-mi R-221-5p/CSRP3、gga-mi R-196-5p/CALM1和gga-mi R-499-5p/SOX6。进一步构建lncRNA-miRNA-mRNA互作网络,结果共筛选出lnc XR003074785.1/mi R-193-3p/PPARGC1A、XR001468684.2/gga-mi R-499-5p/SOX6等44对调控关系对。蛋白质互作网络结果显示,CSRP3与MYOM、MYOZ2、PRKAG2、MYBPC1、TNN1、MUSTN1、MYH7B、MYH1D、MYHIE、MYL10等肌肉生长与分化相关基因具有互作关系,提示CSRP3可能在肌肉发育中发挥重要的作用。3、在体外鸡原代成肌细胞中验证PPARGC1A基因和gga-mi R-193a-3p功能。过表达PPARGC1A基因后,PPARGC1A基因mRNA和蛋白的表达均上调,Pax7、Myo D和Myo G等肌细胞分化关键基因、Cn Aa、MEF2C等钙调神经磷酸酶信号通路基因和慢肌肌球蛋白重链基因MYH7B的表达均上调,而快肌肌球蛋白重链基因MYH1F的表达下调;干扰PPARGC1A基因表达后,结果与过表达结果相反,即Pax7、Myo D和Myo G等肌细胞分化关键基因、Cn Aα、MEF2C等钙调神经磷酸酶信号通路基因和慢肌肌球蛋白重链基因MYH7B的表达均下调,而快肌肌球蛋白重链基因MYH1F的表达上调。在鸡原代成肌细胞中过表达mi R-193a-3p后,其靶基因PPARGC1A的表达受到抑制,MYOD、MYOG等肌细胞相关分化基因、Cn Aa和MEF2C等钙调神经磷酸酶信号通路基因的表达下调,与过表达PPARGC1A基因的结果相反。提示PPARGC1A可能参与肌细胞分化调控,并可能通过钙调神经磷酸酶信号通路参与调节控肌纤维类型特异性;gga-mi R-193a可能通过调控PPARGC1A基因的表达,参与调控肌细胞分化和肌纤维类型特异性。4、在鸡原代成肌细胞中验证CSRP3基因功能。RT-q PCR结果表明CSRP3在成肌细胞中的表达伴随着细胞分化进程而逐步升高。干扰CSRP3基因表达后,细胞分化关键基因MYOD、MYOG mRNA的表达下调,肌球蛋白重链基因My H1E基因表达上调,提示CSRP3基因可能参与调控鸡成肌细胞的分化。综上所述,mRNA、lncRNA和miRNA在鸡骨骼肌纤维类型中发挥着重要作用。筛选出来一些参与鸡骨骼肌纤维类型调控的mRNA、lncRNA和miRNA,阐明了PPARGC1A、CSRP3、gga-mi R-193a对鸡纤维类型的调控机制,为后续我国鸡肉品质性状遗传改良提供理论支撑。
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