脯氨酸羟化酶(PHDs)对动物骨骼肌发育和脂肪沉积的调控作用及其机制

在畜禽生产中,骨骼肌发育及脂肪沉积对产品品质具有重要影响,调控骨骼肌发育和脂肪沉积以提高畜禽胴体品质和肉品质对于养殖的提质增效具有重要意义。脯氨酸羟化酶(proline hydroxylases, PHD)是一类非血红素铁依赖性双加氧酶,它不仅是缺氧诱导因子信号通路的重要调控因子,还可以通过调节细胞内氧适应水平、细胞凋亡、细胞代谢和细胞转运等方面,参与机体多种生理功能。本文在介绍PHD的生理功能及其活性调节的基础上,总结了PHDs在动物骨骼肌发育及脂肪沉积中的调控作用,分析了其发挥作用的可能机制,以期为通过调控动物骨骼肌发育和脂肪沉积来提高畜禽产品品质提供新的思路和靶点。

丁酸梭菌对绵羊生长性能、肉品质及骨骼肌发育的影响

本试验旨在探究饲粮添加丁酸梭菌对绵羊生长性能、肉品质及骨骼肌发育的影响。选取健康且体重相近的3月龄杜泊×小尾寒羊杂一代母羊共18只,随机将其分为对照组(CON组)和丁酸梭菌组(CB组),每组9只。CON组饲喂基础饲粮;CB组在CON组饲粮的基础上补充丁酸梭菌(活菌数为5.0×10^(8)CFU/g),补充量为5 g/(d·只)。预试期7 d,正试期90 d。测定各组绵羊的生长性能,将其屠宰后取股二头肌测其肉品质、肌纤维组织形态和骨骼肌发育相关酶活性及相关基因表达情况。结果显示:1)CB组绵羊的终末体重和平均日增重显著高于CON组(P<0.05),料重比显著低于CON组(P<0.05)。2)CB组羊肉的pH_(24)、亮度(L^(*))值、黄度(b^(*))值、蒸煮损失及剪切力均显著低于CON组(P<0.05),红度(a)^(*)值显著高于CON组(P<0.05)。3)与CON组相比,CB组股二头肌重量及肌纤维横截面积显著增大(P<0.05)。4)与CON组相比,CB组股二头肌支链氨基酸转氨酶(BCAT)及支链α-酮酸脱氢酶(BCKDH)活性极显著升高(P<0.01)。5)与CON组相比,CB组骨骼肌中胰岛素样生长因子-1(IGF-1)和丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶1(Akt1)的mRNA相对表达量显著上调(P<0.05),真核翻译起始因子4E结合蛋白1(4EBP1)和叉头框蛋白O3(FoxO3)的mRNA相对表达量极显著下调(P<0.01),肌肉萎缩基因F-box(MAFbx)和肌肉特异性环指蛋白1(MuRF1)的mRNA相对表达量显著下调(P<0.05);此外,CB组绵羊骨骼肌中肌细胞生长素(MyoG)的mRNA相对表达量显著上调(P<0.05),肌肉生长抑制素(MSTN)及钙蛋白酶-1(CAPN-1)的mRNA相对表达量显著下调(P<0.05),钙蛋白酶抑制蛋白(CAST)的mRNA相对表达量极显著下调(P<0.01)。综上所述,饲粮添加丁酸梭菌可提升绵羊的生长性能和肉品质,促进骨骼肌生长发育,其机制可能与丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶(Akt)信号通路、MyoG/MSTN系统及CAPN-1/CAST系统有关。

骨骼肌发育调控相关lncRNAs研究进展

长链非编码RNA(Long non-coding RNA,lncRNA)是一类长度大于200个核苷酸、无蛋白质编码功能的RNA。相对于研究较多的短链非编码RNA,lncRNA的种类繁多,数量占哺乳动物基因组的绝大部分,功能目前尚不完全清楚。近年来研究发现,lncRNA的功能涉及表观遗传、转录调控、细胞分化、胚胎发育以及疾病发生等诸多方面。本文总结了lncRNA的分类、作用机制及其在骨骼肌发育调控和家养动物中的研究进展。

microRNA在骨骼肌发育中的功能及其表达的营养调控

microRNA(miRNA)是真核生物中一类参与调控基因表达的非编码小分子RNA,它通过翻译抑制和使靶mRNA降解,在基因表达中起着负调控作用,与骨骼肌发育、疾病等密切相关。营养可以调控miRNA及其靶基因的表达,这将为更深层次诠释营养素的作用机理提供新的研究方向。本文综述了miRNA的结构和作用机制、骨骼肌miRNA在不同动物中的表达谱、miRNA对骨骼肌发育的调控、miRNA与骨骼肌疾病的关系和miRNA表达的营养调控的研究进展。

microRNAs调控动物骨骼肌发育的研究进展

microRNAs(miRNAs)是一类重要的内源性非编码小分子RNA,参与调控机体生长、发育的各个环节。近年研究表明,miRNAs在动物骨骼肌发育过程中发挥着重要的调节作用。本文综述了目前已发现的调控动物骨骼肌发育的关键miRNAs。

成纤维细胞生长因子(FGF)在骨骼肌发育中的作用

成纤维生长因子(Fibroblast growth factor,FGF)是个体发育中起重要作用的生长因子之一,主要参与骨骼肌发育过程中早期的生肌前体细胞的转变和迁移,成肌细胞的增殖和分化以及成年后骨骼肌的损伤修复等方面。本文主要对FGF家族成员和FGF受体(FGF receptor,FGFR)在骨骼肌中的表达情况、功能研究进展以及肌细胞中的FGF信号通路等方面进行综述。

circRNA及其调控动物骨骼肌发育研究进展

环状RNA(circular RNA,circRNA)是一类反向剪接形成的闭合环状RNA分子,广泛存在于生物体内,近年来成为非编码RNA中的研究热点。骨骼肌在生物体中起到协调运动的作用,是维持体内正常代谢和内分泌的器官之一。随着测序技术和生物信息学分析技术的发展,circRNA在动物骨骼肌发育中的功能和调控机制逐渐被揭示。本文就当前circRNA的分子调控机制类型、circRNA经典研究思路及功能研究方法以及circRNA参与骨骼肌正常发育与骨骼肌疾病发生调控的研究进展进行了综述,以期为进一步深入研究circRNA参与骨骼肌生长发育调控的遗传机制以及circRNA相关研究方法提供参考。

浙东白鹅骨骼肌发育相关因子MRFs,Pax3和Pax7基因的表达规律

生肌调节因子家族(myogenic regulatory factors,MRFs)在胚胎期和出壳早期的骨骼肌分化过程中发挥重要作用;PAX家族中的2个转录因子Pax3和Pax7,被认为在肌纤维的生长发育过程中,指导众多过程的形成。在鹅胚胎发育过程中这些基因的表达变化规律及在肌肉发育过程中的表达变化规律研究甚少。以浙东白鹅Anser cygnoides domestica‘Zhedong’为研究对象,提取RNA合成c DNA并采用实时荧光定量聚合酶链式反应(q RT-PCR)研究MRFs,Pax3和Pax7在鹅胚胎期(7,11,15,19,23,27 d胚龄)及出生早期(出雏后7日龄)的表达规律,并分析其表达与胸、腿肌发育的相关性。结果显示:MRFs,Pax3和Pax7基因均和鹅骨骼肌的发育相关,并且存在不同的表达规律。MRFs和Pax7基因在11~15 d胚龄期间出现表达高峰期,而Pax3基因在7 d胚龄即出现高表达,随后表达下降。通过分析表明:这些基因的表达规律均和它们在肌肉发育过程中的作用密切吻合。

大豆异黄酮对骨骼肌发育的影响及其对动物肉品质的调控作用

大豆异黄酮是一类植物雌激素,对动物机体的调控作用非常广泛。近年来研究发现,大豆异黄酮对动物的骨骼肌发育有很重要的调控作用。本文综述了大豆异黄酮对肌肉能量与蛋白代谢、肌细胞的增殖与分化以及肌纤维类型转化的影响,并进一步探讨了大豆异黄酮对动物肌肉品质的调控作用。

Six1对骨骼肌发育和肌纤维类型转化的调控

Six1是近年来发现的骨骼肌发育和肌纤维类型转化的关键调控因子。Six1基因广泛表达于各动物不同组织中,尤其在骨骼肌中表达最丰富。Six1对骨骼肌的调控贯穿于动物胚胎期到出生后整个过程,调控着骨骼肌的发育、肌肉损伤修复和肌纤维类型转化。本文概述了Six1基因的发现、Six1蛋白的结构、Six1在不同动物中的表达谱以及Six1在骨骼肌发育、肌肉损伤修复、肌纤维类型转化中的作用。

反刍动物妊娠期骨骼肌发育及营养调控

反刍动物骨骼肌的生长发育对其生产性能有很大影响,而妊娠期是胎儿骨骼肌发育的重要时期,Wnt、胰岛素样生长因子(IGF)等重要通路/信号因子与胎儿骨骼肌发育密切相关,且母体营养水平在该阶段对胎儿骨骼肌肌纤维发育和脂肪组织生成过程发挥重要的调控作用。因而,本文综述了反刍动物骨骼肌各组分的发育顺序、发生机制以及母体妊娠期营养水平对胎儿骨骼肌发育的影响。

中国美利奴羊胚胎骨骼肌发育的加权基因共表达网络分析

旨在对绵羊胚胎骨骼肌lncRNAs(long non-coding RNA)进行鉴定分析,以阐明其在肌纤维类型转换与肌纤维增粗过程中的调控机制。本研究选取体重相近的成年中国美利奴母羊进行同期发情和人工授精,通过全转录组测序技术对其妊娠第85(D85N)、105(D105N)和135天(D135N)的胎儿背最长肌组织进行测序,设置D85N vs D105N、 D105N vs D135N和D85N vs D135N 3个比较组,通过比较筛选出显著差异表达的lncRNA与mRNA。利用加权基因共表达网络分析(weighted gene co-expression network analysis, WGCNA)方法构建共表达模块,使用DAVID在线工具和R-package进行GO和KEGG富集分析以找到与肌肉发育相关的模块。最后从目标模块中筛选出高连通度的lncRNAs和mRNAs,通过它们与miRNAs间的靶向预测关系建立lncRNA-miRNA-mRNA共表达网络。根据WGCNA分析结果,共得到25个模块。功能富集显示,模块中的核心基因主要富集于细胞粘附、Wnt、紧密连接、mTOR、AMPK及ECM-受体相互作用等肌肉发育相关的信号通路,选出模块中连通度高的lncRNAs和mRNAs构建子网络,得到TNNI2、PIP5K1A、PDK4等关键相关基因,预测出MSTRG.3903、MSTRG.10154、MSTRG.1629、MSTRG.10496、MSTRG.9559、MSTRG.10178、MSTRG.10521、MSTRG.3911、MSTRG.4586、MSTRG.7232等10个与肌肉发育、肌肉疾病、细胞增殖相关的lncRNAs。本研究成功构建了肌纤维发育相关的lncRNA-miRNA-mRNA共表达网络,找到多个与妊娠后期胚胎骨骼肌发育相关的潜在候选基因,为深入研究lncRNA在中国美利奴羊胚胎发育过程中骨骼肌的发育调控机制奠定了基础,也为其他家畜骨骼肌发育机制的研究提供了参考和方向。

IL-11对小鼠骨骼肌发育和能量代谢相关基因mRNA表达的影响

利用IL-11激活Janus蛋白酪氨酸激酶2(JAK2)/信号转导和转录激活子3(STAT3)信号通路,研究该通路对骨骼肌发育和能量代谢相关基因mRNA表达水平的影响。对雄性健康昆明小白鼠用IL-11连续皮下注射15 d,定期测量体质量和体温,小鼠处死后取腿肌提取总RNA,利用RT-PCR检测JAK2/STAT3信号通路关键因子JAK2和STAT3、骨骼肌发育相关基因成肌分化因子(MyoD)和生肌决定因子(Myf5)及能量代谢相关基因肝X受体(LXRα)和解偶联蛋白3(UCP3)mRNA表达。结果显示:处理组小鼠的体质量和腿部肌肉质量显著高于空白对照组(P<0.05);两组小鼠体温均维持在正常浮动范围内。与空白对照组相比,处理组小鼠JAK2和STAT3 mRNA表达量上升(P<0.05);骨骼肌发育相关基因MyoD和Myf5 mRNA表达量均上升(P<0.05);能量代谢相关基因LXRαmRNA表达量不变(P>0.05),UCP3 mRNA表达量上升(P<0.05)。表明IL-11激活JAK2/STAT3信号通路后可通过提高骨骼肌发育和能量代谢相关基因的mR-NA表达而调节骨骼肌发育和能量代谢。

基因间长链非编码RNA在骨骼肌发育中的研究进展

骨骼肌是肉用动物机体最重要的组成部分,维持机体运动并为人类提供生活必需的肉产品,骨骼肌生长发育过程中调控机制的不同会引起肌肉产量和肉品质的差异。基因间长链非编码RNA (long intergenic noncoding RNA,lincRNA)是一类位于基因间区,具有较低蛋白编码潜能的长度大于200 nt的RNA。lincRNA的表达具有时空特异性和组织特异性,在表观遗传调控、转录调控以及转录后调控等多个方面发挥生物学功能。近年来,高通量RNA-seq技术的迅猛发展已经鉴定出了许多与骨骼肌发育相关的lincRNAs,人和小鼠等模式生物研究表明,lincRNA参与调控骨骼肌生长发育、肌细胞的生长增殖、迁移、分化和凋亡等各个环节。本文综述了lincRNA的进化保守性、与mRNAs相比lincRNA的特征、lincRNA在骨骼肌发育中的调控机制及其在畜禽中的研究进展。

非编码RNA与骨骼肌发育研究进展

骨骼肌作为脊椎动物机体的重要组织,其胚胎期发育起始于生皮肌节的肌源性祖细胞增殖、分化成的成肌细胞,进一步发育形成肌管,最终形成肌纤维。整个发育过程受到复杂严密的调控,任何调控异常都可能影响骨骼肌正常的发育过程。近年来研究表明,除了生肌调控因子、肌细胞增强因子、配对盒因子外,非编码RNA包括微小RNA(microRNA,miRNA)、长链非编码RNA(long noncoding RNA,lncRNA)和环形RNA(circular RNA,circRNA)都可作为重要的调节因子广泛参与调控骨骼肌发育过程。其中miRNA主要作用于靶mRNA,通过诱发靶mRNA的去稳定性和/或抑制翻译,在转录后水平调控相关基因表达;lncRNA长度较长,具有高级结构,可以在转录前和转录后水平,通过多种作用方式调控相关基因表达;circRNA主要作为miRNA“海绵”,竞争性结合miRNA,进而参与骨骼肌发育调控网络。作者将从骨骼肌发育、miRNA作用机制、miRNA与骨骼肌发育、lncRNA作用机制、lncRNA与骨骼肌发育、circRNA作用机制、circRNA与骨骼肌发育7个方面进行综述,以期为研究非编码RNA调控骨骼肌发育提供参考。

非编码RNA对猪骨骼肌发育的影响

骨骼肌发育与猪肉产量和品质密切相关,且受到各种因素的影响。近年来,非编码RNA(non-coding RNA,ncRNA)对骨骼肌发育的影响已成为新的研究热点之一。ncRNA主要包括微小RNA(microRNA,miRNA)、长链非编码RNA(long non-coding RNA,lncRNA)和环状RNA(circular RNA,circRNA),是一类不具有编码蛋白功能的RNA,最初被认为只是在转录或转录后水平调控基因的表达,但随着研究的深入,越来越多的ncRNA被证实参与骨骼肌细胞增殖、分化与凋亡等生物过程,其中miRNA可通过与靶基因互补序列结合发挥功能;lncRNA与circRNA主要作为分子海绵竞争性结合miRNA,解除其对靶基因的抑制作用。作者主要从ncRNA介绍及miRNA、lncRNA和circRNA对猪骨骼肌发育的影响等进行综述,并就ncRNA对猪骨骼肌生长发育的研究进行了展望。

RNA结合蛋白hnRNPK与miRNAs互作调控猪骨骼肌卫星细胞分化与骨骼肌发育的分子机理

我校生命科学学院徐永杰博士2019年获批国家自然科学基金面上项目:RNA结合蛋白hnRNPK与miRNAs互作调控猪骨骼肌卫星细胞分化与骨骼肌发育的分子机理,项目批准号:31972537.猪肉是我国最主要的动物型蛋白食物,生产和消费量占全球的一半以上,使得猪肉产量和品质的遗传改良成了我国育种工作者最为关注的问题.猪肉相关的宏观性状,如生长速度、猪肉品质等最终由成肌细胞增殖或分化相关基因的功能所决定,深入挖掘这些基因的表达调控机制,对阐明影响猪肉生长速度、品质性状形成的分子机理具有重要意义.

骨骼肌发育过程中的中间纤维免疫细胞化学研究

骨骼肌发育过程中的中间纤维免疫细胞化学研究杨雅改牧田登之＊（河北医科大学电镜实验中心＊日本山口大学解剖教研室）中间纤维，微丝和微管是构成细胞骨骼的重要组成成分。与微丝、微管相比，中间纤维的作用还有许多未解之迷。按其生化、免疫学特性，中间纤维可分为五种...

组织器官通讯对骨骼肌发育的作用及调控机制研究进展

骨骼肌是动物机体最重要的器官之一,研究骨骼肌发育调控机制对于肌肉相关疾病的诊断以及家畜肉质的改善都有着重要意义。骨骼肌发育调控是一个复杂的过程,受到大量肌肉分泌因子和信号通路的调节。此外,为了维持体内代谢稳态并最大限度地利用能量,机体协调多个组织器官形成了复杂而又精密的代谢调控网络,对于调控骨骼肌发育也发挥着重要的作用。随着组学技术的发展,人们对于组织器官通讯的潜在机制进行了深入研究。本文综述了脂肪组织、神经组织、肠道等组织器官通讯对于骨骼肌发育的影响,以期为靶向调控骨骼肌发育提供理论基础。

基于全基因组重测序分析藏猪骨骼肌发育相关基因

为从全基因组水平探索影响藏猪骨骼肌发育的遗传变异,本研究对5头迪庆藏猪进行全基因组重测序,并合并NCBI数据库中来自3个省的藏猪、与藏猪同样小体型及生长慢的巴马香猪、及体型大且生长快速的杜洛克和大白猪共70个猪只的全基因组重测序数据进行整合分析,获得全基因组SNP后结合选择信号检测与等位基因频率(AF)分析鉴定藏猪-香猪与杜洛克-大白猪的遗传差异;利用GO和KEGG功能富集分析藏猪骨骼肌转录组与蛋白组相关基因。结果发现:1)2211个基因在藏猪-香猪与杜洛克-大白猪2个比较组中存在遗传差异,138个基因富集到骨骼肌发育相关的GO功能集及KEGG通路;2)9个基因(UCHL3、POSTN、COL12A1、PGK1、JPH1、GPT2、RBFOX1、FLNB和DCX)已报道参与藏猪60 d胚胎背最长肌发育调控,1个(CKM)参与6月龄藏猪背最长肌发育调控;3)10个基因共包含936个SNP,其中655个SNP位于基因间区,255个是内含子变异,少量SNP是外显子及调控区变异。本研究从全基因组水平鉴定了与藏猪骨骼肌发育相关基因及其遗传变异,为以后持续深入解析藏猪骨骼肌发育的遗传机制提供参考。