基于转录组测序的关岭牛肌肉生长发育关键基因筛选与鉴定

【目的】基于转录组测序挖掘出贵州关岭牛肌肉生长发育关键基因,为后续培育贵州优质肉牛品种提供理论依据。【方法】选取3头健康且体重相近的24月龄成年关岭牛,屠宰后采集其心脏、肝脏、脾脏、肺脏、肾脏、背最长肌、大腿肌及肩峰等组织样品,采用TRIzol法提取各组织总RNA,构建cDNA文库后进行转录组测序,通过生物信息学手段筛选出不同样品间的差异表达基因(DEGs),结合GO功能注释分析和KEGG信号通路富集分析挖掘出关岭牛肌肉生长发育相关候选基因,再经实时荧光定量PCR对候选基因进行验证。【结果】测序样品有效序列(Clean reads)比对至参考基因组序列的平均比对率为90.76%,检测到26367个新转录本(有编码潜能的转录本19659个,非编码转录本6708个);在各组织中检测到共表达基因53912个,其中已知基因51688个、预测新基因2224个;GO功能注释分析发现这些共表达基因主要发挥生物调节、代谢过程、生物膜组成、催化活性和转录调节活性等功能。通过DEGseq检测,最终筛选获得16个与肌肉生长发育相关的DEGs(QKI、CHKB、MYBPC1、MBNL1、MYH11、MYLK2、TPM3、NEXN、EZH2、TNNT3、PPARGC1A、SGCA、DMPK、FOXP1、FLNB和TNS2),主要参与内吞作用、心肌收缩、癌症、代谢及MAPK信号通路。实时荧光定量PCR验证结果显示,筛选出的16个DEGs在关岭牛背最长肌或肩峰中高表达,与转录组测序结果一致。【结论】基于转录组测序从关岭牛各组织中筛选出16个与肌肉生长发育相关的DEGs,主要在生物调节、代谢过程、细胞成分、催化和转录调节等方面发挥功能作用,可作为开展关岭牛肌肉生长发育遗传机制研究的候选基因。

复方中草药添加剂对AA肉鸡肌肉生长发育的影响

为研究复方中草药添加剂对肉鸡肌肉生长发育的影响,试验选用健康1日龄AA(Arbor Acres)肉鸡400羽,随机分成4组,每组5个重复,每个重复20只。对照组饲喂玉米-豆粕型基础日粮,试验Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ组分别在基础日粮中添加0.5%、1.0%和1.5%的复方中草药添加剂,试验期42 d。在21、42日龄时将肉鸡称重屠宰,分离胸肌和腿肌进行称重并计算胸肌率和腿肌率,取适量肌肉组织进行肌纤维直径测定和组织切片制作。结果表明:与对照组相比,21日龄时,各试验组肉鸡的平均体重、平均日增重、肌肉重量与肌肉率无显著变化(P>0.05),而1.0%组肉鸡的腿肌纤维直径显著降低(P<0.05),平均日采食量和耗料增比有所降低;42日龄时,0.5%组肉鸡的平均体重和平均日增重升高(P>0.05),平均日采食量和耗料增比降低,其肌肉发育最好,胸肌肌肉率显著提高(P<0.05),胸肌纤维直径显著降低(P<0.05)。以上结果表明,饲料中添加0.5%和1.0%复方中草药添加剂可以促进肉鸡肌肉发育,提高肌肉率,降低肌纤维直径,改善其组织结构。

磷脂酰肌醇3-激酶/丝苏氨酸蛋白激酶信号途径及其在肌肉生长发育中的调控机制

磷脂酰肌醇3-激酶/丝苏氨酸蛋白激酶(PI3K/Akt)是一类特异性催化磷脂酰肌醇(PI)的激酶,其信号途径是细胞内重要的信号转导通路之一,广泛参与动物机体的新陈代谢过程。本文就PI3K/Akt信号途径的结构、活化机制及其在细胞凋亡和肌肉生长发育中的调控机制进行综述。

细胞外信号调节激酶信号途径及其与动物肌肉生长发育的关系

细胞外信号调节激酶(ERK)是信号转导的重要分子,也是丝裂原活化蛋白激酶家族中的重要成员。ERK信号途径是多数生长因子、细胞因子调控细胞增殖的重要途径,参与细胞分化,调控细胞的周期循环。本文总结了ERK信号途径的特点及其在细胞凋亡中的作用,并结合屠宰后肌肉变化的信号级联反应特点,阐述了ERK信号途径与动物肌肉生长发育和屠宰后肌肉变化的关系。

mRNA和miRNA调控动物肌肉生长发育及其在绵羊中的研究进展

mRNA和miRNA对动物肌肉生长发育具有重要的调控作用。肌肉的生长发育是动物生命过程中的重要阶段,直接影响动物的肉用性能。近年来,越来越多的mRNA和miRNA被鉴定和验证,它们参与动物肌肉的形成、肌肉细胞增殖分化等过程并在其中发挥重要的调控作用。本文综述了动物肌肉形成机制、mRNA和miRNA在动物肌肉生长发育过程中所发挥的作用及其在绵羊中的研究进展,旨在为今后肉用绵羊培育提供参考。

HuR的功能及其对肌肉生长发育的调控作用

RNA结合蛋白HuR(human antigen R),又被称为类胚胎致死性异常视觉基因1(ELAV like RNA binding protein 1,ELAV1),是一种在机体各组织中广泛表达的重要RNA结合蛋白,其通过调控mRNA前体剪接、多聚腺苷酸化,以及mRNA稳定性与翻译效率等方式参与机体各项生命活动。研究表明,RNA结合蛋白参与了肌肉生长发育调控,其中HuR主要通过影响靶mRNAs的稳定性和翻译参与调控肌生成与肌肉疾病的发生。本文结合近年来HuR的相关研究,从HuR的生物学特性、主要功能与作用方式、在肌肉生长发育及肌肉疾病中的调控作用等方面展开综述,以期为进一步研究HuR在肌肉生长发育调控中的作用提供参考。

肌肉发育相关LncRNA的研究进展

生长发育性状是受遗传和环境因素共同作用和/或相互作用的复杂性状,尽管利用全基因组关联研究可分析基因组上全部基因,筛选出与某类性状关联的SNP,但很难综合评价某个基因对其确切的作用。寻找与生长发育相关的精准基因是育种研究的目标之一。长链非编码RNA(long noncoding RNA,LncRNA)在细胞增殖分化、个体发育、信号转导、干细胞维持、代谢等几乎所有重要生命活动中发挥关键的调控作用,在表观遗传水平、转录水平及转录后水平等方面具有控制基因表达的作用,与多种重大疾病的发生密切相关。LncRNA是一类长度大于200个nt,且不表现出蛋白质编码潜能的RNAs,通过多种机制发挥生物学功能,参与染色质修饰、X染色体沉默以及基因组印记、转录干扰、转录激活、核内运输等多种重要调控过程,涉及表观遗传调控、转录调控及转录后调控等多个层面。深入探讨LncRNA调控生肌因子进而调节肌肉发育分化的新路径,阐释哺乳动物生肌分子时间,寻找肌肉组织中与生长发育相关的新LncRNA分子,深入研究与生长发育密切相关的LncRNA分子及其靶基因的生物学功能,阐明LncRNA在肌肉生长发育的调控机制,是肌肉发育遗传育种的主要研究内容。本文就LncRNA在哺乳动物肌肉生长发育、细胞生长、分化、增殖中的作用进行综述。

基于转录组分析对中国对虾Myostatin基因调控的肌肉生长相关基因的筛选

Myostatin(Mstn)即肌肉生长抑制素,在脊椎动物中是胚胎期肌肉形成和成体肌肉生长的主要调控因子之一,通过抑制肌细胞的扩增和分化而抑制肌肉的生长和发育。为了筛选在中国对虾(Fenneropenaeus chinensis)中Mstn调控的肌肉生长相关的基因,为肌肉生长调控机理奠定基础,本研究利用RNA-Seq技术对PBS对照组和Mstn表达抑制组进行了测序分析。结果显示,Mstn表达被抑制后,共筛选到1657个差异表达基因,其中,805个显著上调,852个显著下调。参考脊椎动物Mstn调控的肌肉生长经典信号通路TGF-β/Smad和MAPK通路及差异基因功能已有报道,初步筛选出29个Mstn调控的与肌肉生长相关的基因。在涉及TGF-β/Smad和MAPK通路的16个基因中,除ActRI被检测到略微上调外,其他基因均表现出不同程度的下调;在另外13个涉及蜕皮、肌肉生长等过程的基因中,促进肌肉生长的基因显示为上调。前期的研究表明,Mstn可能同脊椎动物功能类似,在中国对虾中负向调控肌肉生长,而本研究结果提供了进一步的证据,为阐明对虾的肌肉发育调控机制提供了重要基础。

牦牛MYL3基因的克隆及组织表达分析

【目的】研究牦牛MYL3基因的结构和表达特征,探究其生物学功能及影响牦牛肌肉生长发育的机制。【方法】以美仁牦牛cDNA为模板,PCR扩增MYL3基因编码区序列(CDS),利用MEGA11软件构建系统进化树,利用生物信息学软件对其编码蛋白进行分析。通过实时荧光定量PCR(RT-qPCR)检测MYL3基因在心脏、肝脏、脾脏、肺脏(参照)、睾丸、肌肉和脂肪组织中的相对表达量。【结果】牦牛MYL3基因CDS区长600 bp,共编码199个氨基酸,存在1个碱基突变位点,位于第165位(A>T)。系统进化分析结果显示,牦牛与普通牛的亲缘关系最近,与单峰驼的亲缘关系最远。生物信息学分析结果显示,牦牛MYL3蛋白为不稳定的亲水性蛋白,无信号肽,不存在跨膜结构,主要存在于细胞质内,有8个磷酸化位点和2个N-糖基化位点,蛋白的二级结构以α-螺旋为主,主要与调控肌肉生长发育的相关蛋白相互作用。RT-qPCR结果表明,MYL3基因在心脏中的表达量最高,极显著高于其他组织;肌肉中次之,与除心脏外的其他组织存在极显著差异。【结论】MYL3基因可能与牦牛心脏发育有关,对肌肉的生长发育和肉质有一定影响。

半滑舌鳎雌、雄鱼myostatin基因差异表达的初步研究

半滑舌鳎(Cynoglossus semilaevis)生长具有明显的性别二态性,性成熟雌鱼体重显著高于雄鱼。鱼体肌肉占体重的40%~60%,肌肉生长是生长性状的核心,而myostatin(mstn)基因是肌肉生长发育的负调控因子,对成肌细胞的增殖具有抑制作用。本研究旨在探究肌肉生长发育过程中,mstn基因在半滑舌鳎雌、雄鱼的时空表达模式及其与雌、雄鱼生长差异的关系。结果显示,在所检测的1龄鱼的9个组织中,mstn在肌肉中的表达量最高。不同发育时期的肌肉组织定量结果显示,1龄和2龄雄鱼中的表达量显著高于雌鱼(P<0.05),而在选取的其他时期,雌、雄鱼之间的表达量不存在显著差异。原位杂交结果显示,mstn基因的表达位置在肌纤维边缘,即成肌细胞增殖分化的位置。本文系统研究了肌肉生长发育的负调控因子mstn在半滑舌鳎雌、雄鱼中的时空表达模式,为深入研究半滑舌鳎雌、雄鱼生长差异的原因及其机制提供了基础。

IRX3基因的结构与功能研究进展

易洛魁同源盒基因3(Iroquois homeobox 3,IRX3)属于易洛魁族同源盒基因家族,在机体多个组织中高表达,具有多种生物学效应。目前对IRX3基因的功能研究主要集中在大脑、神经、眼睛、骨骼以及内脏等器官发育、干细胞增殖分化、能量代谢稳态以及体组成调节等方面。然而,IRX3基因在骨骼肌发育过程中的影响及分子机制还不是很清楚。本文主要综述了IRX3基因的发现、结构及其功能和展望,为进一步研究IRX3基因在骨骼肌生长发育与肌肉再生过程的作用机制提供参考。