王　敬　王　琪　黃金秀，2　齊仁立，2?（.重慶市畜牧科學(xué)院，榮昌402460；2.農(nóng)業(yè)部養(yǎng)豬科學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，榮昌402460）

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動(dòng)物肌肉生長(zhǎng)發(fā)育相關(guān)microRNAs的表達(dá)模式和調(diào)控機(jī)制

王敬1王琪1黃金秀1，2齊仁立1，2?
（1.重慶市畜牧科學(xué)院，榮昌402460；2.農(nóng)業(yè)部養(yǎng)豬科學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，榮昌402460）

摘要:microRNAs（miRNA）是生物體內(nèi)自然存在的一種非編碼小RNA，能夠靶向調(diào)控眾多基因的表達(dá)，進(jìn)而參與多種生命活動(dòng)的調(diào)節(jié)。動(dòng)物肌肉組織的生長(zhǎng)發(fā)育是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，受到諸多調(diào)控因子的精密控制。本文綜述了miRNA特別是一些肌特異性miRNA在動(dòng)物肌肉生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中的表達(dá)模式和調(diào)控機(jī)制。

關(guān)鍵詞:micorRNAs；肌肉；肌細(xì)胞；肌特異性miRNA

肌肉是動(dòng)物體內(nèi)一種極為重要的組織器官，肌肉的正常生長(zhǎng)發(fā)育保障了機(jī)體運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的正常運(yùn)作并維持能量代謝的平衡。除此以外，肌肉（肌纖維）的數(shù)量、類型和狀態(tài)對(duì)于動(dòng)物肉產(chǎn)品品質(zhì)也有極為重要的影響。肌肉的形成和發(fā)育大概包括成肌細(xì)胞分化形成、成肌細(xì)胞遷移增殖和多核肌細(xì)胞/肌管形成3個(gè)階段［1］。肌細(xì)胞是肌肉的基本組成單元，在胚胎發(fā)育后期肌細(xì)胞數(shù)量趨于穩(wěn)定，動(dòng)物出生以后則是肌細(xì)胞體積膨大和肌纖維數(shù)量增加［2］。此外，在動(dòng)物的肌肉創(chuàng)傷修復(fù)過(guò)程中也存在肌細(xì)胞的大量增殖。

肌肉組織的生長(zhǎng)發(fā)育是一個(gè)復(fù)雜的調(diào)控過(guò)程，肌前體細(xì)胞在大量調(diào)控因子的精密調(diào)控下生長(zhǎng)分化為多核肌細(xì)胞（肌管）。堿性螺旋-環(huán)-螺旋蛋白質(zhì)家族的生肌因子5（myofactor-5，Myf5）、成肌細(xì)胞的增殖和分化生肌決定因子（myogenicdeterminationgene，MyoD）、肌肉發(fā)生調(diào)控因子（muscleregulatoryfactors-4，Mrf4）和肌細(xì)胞生成素（myogenin，MyoG）等生肌調(diào)節(jié)因子或肌源性分化因子、MADS同源盒蛋白、鋅指蛋白和Wnt家族成員等基因的順序表達(dá)對(duì)肌細(xì)胞的形成、分化和肌組織形態(tài)的構(gòu)建起著重要作用［2-6］。

1　MicroRNAs（miRNA）的生成和調(diào)控

miRNA是一類廣泛存在于動(dòng)植物體內(nèi)具有調(diào)控功能的非編碼小RNA。在真核生物的基因組上通常為基因間區(qū)或內(nèi)含子區(qū)的初級(jí)轉(zhuǎn)錄本miRNA （pri-miRNA），在Drosha（RNA酶Ⅲ家族成員之一）和其輔助因子Pasha［雙鏈RNA（double-stranded RNA，dsRNA）結(jié)合蛋白］的作用下，轉(zhuǎn)變成長(zhǎng)度約70 nt具有莖環(huán)結(jié)構(gòu)的前體miRNA（pre-miRNA）。然后，RNA-三磷酸鳥(niǎo)苷（GTP）和輸出蛋白5（exportin 5）將pre-miRNA輸送到細(xì)胞質(zhì)中，Dicer（RNA酶Ⅲ家族成員之一）將其剪切成為約22 nt長(zhǎng)度的具有功能的miRNA成熟體。與長(zhǎng)鏈非編碼RNA、環(huán)狀非編碼RNA和piRNA等其他非編碼RNA相比，miRNA的調(diào)控機(jī)制相對(duì)簡(jiǎn)單。成熟體miRNA 5′端的2～8個(gè)核酸序列被稱為“種子序列”，能夠與靶基因的3′非翻譯區(qū)（3′UTR）互補(bǔ)結(jié)合，進(jìn)而引導(dǎo)沉默復(fù)合體降解靶mRNA或阻遏靶mRNA的翻譯［7-8］。miRNA的生成和調(diào)控機(jī)制見(jiàn)圖1［9］。

目前在動(dòng)物上發(fā)現(xiàn)和確認(rèn)的miRNA在不斷增多，miRBASE數(shù)據(jù)庫(kù)（v21.0）已經(jīng)收錄了1 920個(gè)小鼠、430個(gè)豬和1 009個(gè)雞的miRNA成熟體。這些數(shù)量龐大的miRNA既可以單獨(dú)發(fā)揮作用，也可以由數(shù)個(gè)miRNA組成協(xié)同調(diào)控網(wǎng)。值得注意的是，許多miRNA基因在染色體上成簇排列形成基因群（稱為miRNA簇），它們常位于一個(gè)多順?lè)醋觾?nèi)，通過(guò)共表達(dá)在胚胎發(fā)育、細(xì)胞周期和細(xì)胞分化等諸多方面發(fā)揮協(xié)同調(diào)控的功能［10］。通常，1 個(gè)miRNA可以調(diào)控多達(dá)數(shù)百個(gè)靶mRNA，而1個(gè)基因也可能同時(shí)受到多個(gè)miRNA的影響［11］。憑借對(duì)大量靶基因的調(diào)控，miRNA參與機(jī)體內(nèi)的多種生命活動(dòng)，包括細(xì)胞的增殖、分化、死亡、應(yīng)激反應(yīng)、胞內(nèi)代謝和信號(hào)傳導(dǎo)［11-12］。

圖1　miRNA的生成和調(diào)控機(jī)制Fig.1 The production and regulatory mechnism of miRNA［9］

2　miRNA的表達(dá)模式

miRNA的表達(dá)具有組織特異性。Babak等［13］使用基因芯片檢測(cè)了小鼠17個(gè)不同的組織器官中miRNA的表達(dá)情況，檢測(cè)到的78個(gè)miRNA中至少有1/2存在組織特異性分布。Liang等［14］檢測(cè)了345個(gè)miRNA在40個(gè)人類器官中的表達(dá)情況，通過(guò)聚類分析把miRNA分為8個(gè)組織特異性表達(dá)組，分別是肌肉、胃腸道/上皮細(xì)胞、腦、腦/外周血單核細(xì)胞、心臟、肝臟、胎盤(pán)和睪丸。miRNA的表達(dá)模式還具有時(shí)空特異性，在成年小鼠［15］和豬［14］的肌肉組織中檢測(cè)到100多種miRNA的穩(wěn)定表達(dá)，它們中的多數(shù)在胚胎期和生長(zhǎng)早期表達(dá)水平較低，隨著動(dòng)物的生長(zhǎng)，其表達(dá)水平顯著升高，但有少部分miRNA則表現(xiàn)出相反的表達(dá)趨勢(shì)。此外，還有一些miRNA則隨時(shí)間延長(zhǎng)呈現(xiàn)波浪式的表達(dá)［16］。

miRNA的正常表達(dá)對(duì)肌肉的形成和生長(zhǎng)是必不可少的。Dicer是哺乳動(dòng)物體內(nèi)miRNA成熟體加工過(guò)程中所必需的核酸內(nèi)切酶。在條件性敲除Dicer后，小鼠的骨骼肌發(fā)育受阻，表現(xiàn)出增生不全［17］，表明miRNA對(duì)于骨骼肌的發(fā)育有重要意義。另外，心肌和骨骼肌肥大、肌肉萎縮以及心力衰竭等與肌肉相關(guān)的疾病都伴隨著明顯的miRNA異常表達(dá)［17-19］。

肌細(xì)胞特有表達(dá)或者高表達(dá)一些miRNA，它們被認(rèn)為是肌特異性（muscle-specific）的miRNA，例如骨骼肌特異性的miR-1、miR-133和miR-206以及心肌特異性的miR-208a/ b等。多數(shù)肌特異性miRNA都可以直接或間接作用于Myf5和MyoD等生肌基因，進(jìn)而影響肌細(xì)胞的增殖、分化和凋亡。此外，肌細(xì)胞中一些非肌特異性miRNA也被確認(rèn)參與了分子調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，影響著肌細(xì)胞的生長(zhǎng)。這些miRNA或直接靶向調(diào)控肌細(xì)胞增殖分化調(diào)控因子，或通過(guò)參與細(xì)胞內(nèi)信號(hào)傳導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄分子調(diào)控間接參與肌細(xì)胞的生命活動(dòng)。此外，miRNA的正常表達(dá)不但對(duì)于胚胎期肌細(xì)胞的形成發(fā)揮重要作用，對(duì)于成年期肌肉損傷后的修復(fù)也有重要影響。

隨著高通量測(cè)序和基因芯片等新技術(shù)的快速發(fā)展，越來(lái)越多參與肌肉生長(zhǎng)調(diào)節(jié)的miRNA被發(fā)現(xiàn)和確認(rèn)。許多miRNA除了在不同組織器官具有表達(dá)特異性外，在不同類型的肌肉中也都存在明顯的差異。聶晶［20］通過(guò)Solexa測(cè)序發(fā)現(xiàn)有363 個(gè)miRNA在豬的背最長(zhǎng)肌和腰大肌中都有表達(dá)，而且有193個(gè)miRNA的表達(dá)存在顯著差異，其認(rèn)為這可能與肌纖維類型的差異有關(guān)。Ma等［21］分別從豬的紅肌、白肌和混合肌等肌纖維中提取RNA構(gòu)建small RNA文庫(kù)，測(cè)序發(fā)現(xiàn)miRNA表達(dá)水平在不同類型的肌肉中存在差異（圖2）。這些研究提示我們?cè)谝院蟮难芯恐幸訃?yán)格區(qū)分miRNA對(duì)于肌纖維類型和功能的差異調(diào)控。

圖2　miRNA在不同類型肌肉中的差異表達(dá)Fig.2 The differential expression of miRNAs in diverse types of muscle［21］

3　miRNA對(duì)動(dòng)物骨骼肌的調(diào)控及其機(jī)制

3.1肌特異性miRNA

miR-1、miR-133a、miR-206是相對(duì)研究最多的肌特異性miRNA，它們只在動(dòng)物的心臟和骨骼肌高表達(dá)，調(diào)控肌細(xì)胞的增殖和分化，是肌肉形成的關(guān)鍵。在小鼠基因組中，miR-1、miR-133和miR-206形成3個(gè)基因簇，即18號(hào)染色體的miR-1-2 和miR-133a-1、2號(hào)染色體的miR-1-1和miR-133a-2以及1號(hào)染色體的miR-206和miR-133b，它們能夠形成雙順?lè)醋愚D(zhuǎn)錄本同時(shí)進(jìn)行轉(zhuǎn)錄，但是它們的調(diào)控作用卻并不相同。除此以外，近年新發(fā)現(xiàn)的miR-208a/ b、miR-486和miR-499等miRNA也都被認(rèn)為是肌特異性miRNA。

Chen等［22］最早報(bào)道了miR-1可以靶向調(diào)控肌肉生長(zhǎng)抑制因子組蛋白去乙?；?（HDAC4）基因的表達(dá)，從而促進(jìn)肌肉生長(zhǎng)。2010年，Chen等［23］進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)miR-1和miR-206可以促進(jìn)骨骼肌衛(wèi)星細(xì)胞分化，顯著抑制其增殖。配對(duì)盒基因（paired box，Pax）7是Pax基因家族的一員，它能夠誘導(dǎo)多能干細(xì)胞轉(zhuǎn)變?yōu)樯〖?xì)胞，肌肉干細(xì)胞的出現(xiàn)就取決于Pax3和Pax7的正常表達(dá)。Chen等［23］確認(rèn)Pax7是miR-1和miR-206共同的直接靶標(biāo)，它們通過(guò)調(diào)節(jié)Pax7的表達(dá)來(lái)影響肌細(xì)胞的發(fā)育。下調(diào)miR-1和miR-206能夠增加Pax7蛋白水平并促進(jìn)肌細(xì)胞增殖，然而miR-1和miR-206的缺失會(huì)降低Pax7的表達(dá)并抑制肌細(xì)胞的分化。后續(xù)試驗(yàn)也證實(shí)了miR-1和miR-206在C2C12細(xì)胞分化中的關(guān)鍵調(diào)控作用［24］。Nakajima等［25］試驗(yàn)比較了miR-1對(duì)C2C12肌細(xì)胞成肌分化、成骨分化和成脂分化的差異調(diào)控作用，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，過(guò)表達(dá)miR-1可以顯著促進(jìn)成肌分化和肌管的形成，而對(duì)于誘導(dǎo)條件下C2C12細(xì)胞的成骨分化和成脂分化沒(méi)有顯著影響。這一試驗(yàn)結(jié)果也表明肌特異性miRNA的定向調(diào)控功能較為穩(wěn)定。

基于基因敲出鼠的研究發(fā)現(xiàn)，單獨(dú)敲除miR-133a-1或miR-133a-2并沒(méi)有對(duì)小鼠肌肉生長(zhǎng)發(fā)育造成顯著的影響，但是兩者一起缺失則會(huì)造成快肌纖維的病變，并伴隨著線粒體損傷和快、慢肌纖維之間的類型轉(zhuǎn)換［26］。這一試驗(yàn)結(jié)果直接反映了miR-133a在維持肌肉生長(zhǎng)發(fā)育和功能正常方面的重要作用。但是，基因缺失鼠并沒(méi)有表現(xiàn)出更加極端的肌肉損傷性病變。這可能是由于許多miRNA都有共同的靶基因，一旦某一miRNA表達(dá)失常，動(dòng)物機(jī)體會(huì)通過(guò)其他miRNA進(jìn)行功能性的補(bǔ)償。在細(xì)胞試驗(yàn)中，miR-133可以通過(guò)靶向血清反應(yīng)因子（serum response factor，SRF）促進(jìn)肌細(xì)胞的增殖［22］，并通過(guò)抑制神經(jīng)多聚嘧啶序列結(jié)合蛋白（polypyrimidine track-binding protein，nPTB）的表達(dá)，使得nPTB調(diào)控的骨骼肌分化過(guò)程中不同轉(zhuǎn)錄本基因剪切模式產(chǎn)生變化，從而發(fā)揮抑制骨骼肌細(xì)胞分化的作用［27］。關(guān)于miR-133b對(duì)肌肉生長(zhǎng)的影響還不清楚，但是有研究發(fā)現(xiàn)病人在患心肌梗死時(shí)候心肌中存在miR-133b的表達(dá)下調(diào)［28］。

許多研究都確認(rèn)了miR-206的促肌肉生長(zhǎng)作用，在體外試驗(yàn)中它能夠顯著促進(jìn)生肌細(xì)胞的分化和肌管融合，一系列生肌負(fù)調(diào)控因子都是它的靶標(biāo)，包括Notch3、Igfbp5、Meox2、視黃酸受體β （RARB）、Fzd7、絲裂原蛋白激酶激酶激酶激酶3 （MAP4K3）、氯離子通道蛋白3（CLCN3）、活化T細(xì)胞核因子5（NFAT5）和基質(zhì)金屬蛋白酶3［29］。多數(shù)研究都認(rèn)為miR-206和miR-1共同發(fā)揮作用。此外，在生肌階段miR-206和miR-29一起抑制轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β（TGF-β）信號(hào)通路，而該信號(hào)通路是肌細(xì)胞分化的負(fù)調(diào)控者［30］。

3.2非肌特異性miRNA

大量的非肌特異性miRNA在不同試驗(yàn)中也都表現(xiàn)出了對(duì)肌肉生長(zhǎng)發(fā)育的調(diào)控作用。雖然這些miRNA在動(dòng)物的不同組織都有廣泛表達(dá)，但是它們?cè)诩∪饨M織或者肌細(xì)胞中的表達(dá)異常會(huì)對(duì)肌肉的生長(zhǎng)發(fā)育產(chǎn)生正面或負(fù)面的影響。

一些廣泛表達(dá)的miRNA在肌肉生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中發(fā)揮了正向調(diào)控作用。過(guò)表達(dá)miR-148a能夠促進(jìn)C2C12肌細(xì)胞系和小鼠原代骨骼肌細(xì)胞的分化，促進(jìn)肌肉生成，而miR-148的生肌作用是通過(guò)降解Rho相關(guān)卷曲螺旋形成蛋白激酶1 （ROCK1）來(lái)實(shí)現(xiàn)的［31］。云青等［32］發(fā)現(xiàn)miR-143-3p在骨骼肌和成肌細(xì)胞中均有表達(dá)，過(guò)表達(dá)miR-143-3p能夠促進(jìn)C2C12肌細(xì)胞分化。miR-29對(duì)于肌肉的形成也有促進(jìn)作用，它能夠下調(diào)絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶（Akt3）基因的表達(dá)，抑制骨骼肌細(xì)胞的增殖并促進(jìn)其分化［33］。miR-181則可以通過(guò)抑制同源盒-A1（homeobox-A1，Hox-A1）基因的表達(dá)，促進(jìn)成肌細(xì)胞分化［34］。

還有一些miRNA在動(dòng)物的肌肉生長(zhǎng)和發(fā)育過(guò)程中具有負(fù)調(diào)控作用。Wang等［35］預(yù)測(cè)分析發(fā)現(xiàn)，miR-23a的種子序列能夠結(jié)合肌球重鏈基因（fast myosin heavy chain，MYH），包括MYH1、2和4。在隨后的試驗(yàn)中，他們發(fā)現(xiàn)小鼠肌肉組織中的miR-23a表達(dá)模式與肌肉的生長(zhǎng)過(guò)程高度負(fù)相關(guān)，在C2C12細(xì)胞上進(jìn)行的功能性試驗(yàn)也證明miR-23a能夠抑制肌細(xì)胞的分化。但是，miR-23a的正常表達(dá)也是肌肉生長(zhǎng)不可或缺的。在肌肉萎縮過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量MAFbx/ atrogin-1、MuRF1、E3連接酶，在肌肉萎縮和退化中調(diào)控黏膜萎縮變化。miR-23a能夠抑制MAFbx/ atrogin-1、MuRF1的表達(dá)，從而抑制肌肉萎縮［36］。這些不同的試驗(yàn)結(jié)果表明miR-23a在肌肉的生長(zhǎng)和損傷修復(fù)過(guò)程中都扮演了極其重要的角色。Seok等［37］的研究表明，miR-155可以靶向調(diào)控生肌因子肌肉細(xì)胞特異性增強(qiáng)因子2A（MEF2A）的表達(dá)，進(jìn)而影響骨骼肌細(xì)胞的分化。熊燕等［38］研究發(fā)現(xiàn)，miR-155能夠抑制C2C12肌細(xì)胞的分化，減少肌管的形成，預(yù)測(cè)并驗(yàn)證了T細(xì)胞因子4（TCF4）是miR-155的一個(gè)靶基因，而TCF4是經(jīng)典Wnt通路調(diào)控成肌分化的關(guān)鍵因子，在動(dòng)物的胚胎階段對(duì)肌肉的形成發(fā)揮重要作用，是肌細(xì)胞終末分化和衛(wèi)星細(xì)胞定向的關(guān)鍵調(diào)控因子。

此外，miR-27a/ b、miR-31、miR-489等多個(gè)miRNA對(duì)生肌細(xì)胞激活、細(xì)胞肌原性維持和肌細(xì)胞增殖與分化也表現(xiàn)出調(diào)控作用。

4　miRNA對(duì)動(dòng)物心肌的調(diào)控及其機(jī)制

心肌與骨骼肌的結(jié)構(gòu)基本相似，也是橫紋肌的一種。與骨骼肌的多核細(xì)胞不同，心肌細(xì)胞通常只有1個(gè)細(xì)胞核。多種心臟疾病和心臟功能損傷都與心肌生長(zhǎng)異常有關(guān)，而miRNA表達(dá)異常被視為心肌疾病的一個(gè)重要標(biāo)志。miR-208a、miR-208b被認(rèn)為是心肌特異性miRNA，且miR-208b只在心臟組織特異性表達(dá)。miR-208a、miR-208b與心肌纖維形成、心肌缺血、心肌肥厚和心力衰竭都有密切關(guān)系，它們可以作為心肌損傷的血清標(biāo)志物用于臨床診療［39-41］。此外，miR-1、miR-133等對(duì)于心肌的生長(zhǎng)發(fā)育同樣具有重要影響。在心肌細(xì)胞中過(guò)表達(dá)miR-1，能夠顯著抑制苯腎上腺素所誘發(fā)的心肌細(xì)胞肥大，進(jìn)一步研究表明miR-1可能通過(guò)負(fù)調(diào)節(jié)雙解絲蛋白1（TWF1）的表達(dá)參與心肌肥厚的發(fā)生過(guò)程［42］。在小鼠或果蠅中上調(diào)或下調(diào)miR-1的表達(dá)，小鼠和果蠅的心臟無(wú)一例外出現(xiàn)發(fā)育畸形［43-44］。鼠的缺血性心臟病伴隨著心肌層的miR-1水平顯著升高［45］。此外，在氧化應(yīng)激誘導(dǎo)的心肌細(xì)胞凋亡過(guò)程中，miR-1發(fā)揮了促凋亡作用，而miR-133則抑制凋亡發(fā)生［46］。目前，關(guān)于miRNA在心臟發(fā)育和心肌損傷中的研究主要集中在特異性miRNA上，更多非特異性miRNA的表達(dá)和功能還有待進(jìn)一步的探索。

5　miRNA對(duì)動(dòng)物平滑肌的調(diào)控及其機(jī)制

平滑肌也稱無(wú)紋肌，在無(wú)脊椎動(dòng)物軀體肌中廣泛分布，也是脊椎動(dòng)物大部分內(nèi)臟器官的主要肌纖維類型，其纖維類型和代謝特點(diǎn)與橫紋?。ü趋兰『托募。┯忻黠@的區(qū)別。與骨骼肌相比，miRNA對(duì)平滑肌生長(zhǎng)調(diào)控方面的研究還相對(duì)匱乏?，F(xiàn)有的研究表明，miR-29、miR-145、miR-143等數(shù)個(gè)miRNA參與了平滑肌特別是血管平滑肌生長(zhǎng)發(fā)育的調(diào)控。miR-145能夠抑制胚胎干細(xì)胞的自我更新，促進(jìn)其定向分化。Xu等［47］發(fā)現(xiàn)miR-145主要通過(guò)抑制細(xì)胞核多能性因子八聚體結(jié)合轉(zhuǎn)錄因子4（OCT4）、SOX2及Kruppel樣因子4（KLF4）基因轉(zhuǎn)錄表達(dá)，促進(jìn)多能干細(xì)胞向血管平滑肌細(xì)胞的定向分化，并且OCT4能夠抑制miRNA的啟動(dòng)子，它們之間可能存在雙向負(fù)反饋調(diào)節(jié)機(jī)制。在miR-29缺失的肺遠(yuǎn)端血管中，血管平滑肌細(xì)胞中F-框蛋白32（FBXO32）表達(dá)量顯著提高，這表明miR-29可能通過(guò)調(diào)節(jié)FBXO32的表達(dá)在平滑肌細(xì)胞中發(fā)揮重要作用［48］。另外，miR-124對(duì)肺動(dòng)脈平滑肌細(xì)胞的增殖分化具有顯著的調(diào)控作用［49］。

6　miRNA與畜禽肌肉生長(zhǎng)

目前，在產(chǎn)肉家畜上關(guān)于miRNA的研究還十分有限，但是可以肯定的是miRNA與動(dòng)物肌肉生長(zhǎng)和肉質(zhì)性狀關(guān)系密切。由于miRNA普遍具有進(jìn)化上的保守性和功能上的穩(wěn)定性，不同動(dòng)物體內(nèi)miRNA的合成途徑都是完全一樣的，且miRNA的靶位點(diǎn)也具有高度保守性。例如，肌特異性miR-1幾乎在所有脊椎動(dòng)物上都存在，與肌肉的產(chǎn)生和發(fā)育具有密切關(guān)系。所以，基于小鼠等模式動(dòng)物上的機(jī)制研究具有一定的外推性。但是，畜牧科研工作者有必要在家畜和家禽上開(kāi)展更為具體的研究，以期更有針對(duì)性的指導(dǎo)動(dòng)物生產(chǎn)工作。

近年來(lái)，一些研究開(kāi)始關(guān)注于豬、雞和反芻動(dòng)物上肌肉相關(guān)miRNA的表達(dá)和功能，但這些研究的主要內(nèi)容還集中在miRNA表達(dá)特征的檢測(cè)和影響肉質(zhì)的主要miRNA篩選方面。McDaneld等［50］、Nielsen等［51］和Hou等［52］的研究團(tuán)隊(duì)分別使用高通量測(cè)序的方法檢測(cè)并分析了豬骨骼肌中的miRNA在不同生長(zhǎng)階段和不同組織的表達(dá)情況，在豬的肌肉組織中鑒定出一批新的miRNA，為進(jìn)一步研究肌肉miRNA調(diào)控作用提供了基礎(chǔ)。李虹儀［53］主要比對(duì)了不同品種豬的miRNA表達(dá)差異，結(jié)果發(fā)現(xiàn)藍(lán)塘豬和大白豬肌肉組織中miRNA表達(dá)相似性達(dá)到90%，10個(gè)顯著差異的miRNA涉及肌肉的生長(zhǎng)發(fā)育。測(cè)序研究表明，山羊的肌肉組織有517個(gè)物種間保守的miRNA和2個(gè)山羊基因組特有的miRNA，其中306個(gè)穩(wěn)定表達(dá)［54］。韓志玲等［55］檢測(cè)了miR-1、miR-133和miR-24等7個(gè)miRNA在絨山羊肌肉中的表達(dá)模式，其中miR-1和miR-133具有相似的表達(dá)規(guī)律，并受到年齡和性別的影響。綜合這些試驗(yàn)結(jié)果表明品種、性別、生長(zhǎng)階段不同的動(dòng)物肌肉中的miRNA表達(dá)都會(huì)有明顯差異。此外，閹割會(huì)對(duì)動(dòng)物肌肉中miRNA表達(dá)產(chǎn)生影響。檢測(cè)發(fā)現(xiàn)公牛和閹牛的肌肉組織有32個(gè)miRNA存在顯著差異［56］。營(yíng)養(yǎng)水平和某些營(yíng)養(yǎng)素的攝入也能夠影響動(dòng)物肌肉生長(zhǎng)發(fā)育和肌肉中miRNA的表達(dá)，例如氨基酸、不飽和脂肪酸、吡啶羧酸鉻等［19，57-58］。這些在大動(dòng)物上開(kāi)展的研究工作有助于我們更好地理解動(dòng)物肉品質(zhì)形成機(jī)理和調(diào)控機(jī)制，并通過(guò)遺傳改良和營(yíng)養(yǎng)調(diào)控技術(shù)手段來(lái)改良動(dòng)物肉品質(zhì)。

7　小　結(jié)

miRNA廣泛參與不同生命活動(dòng)的調(diào)節(jié)，因此受到越來(lái)越多的關(guān)注。隨著研究技術(shù)不斷提高，將會(huì)有更多涉及肌肉生長(zhǎng)發(fā)育調(diào)控的miRNA及其調(diào)控靶位點(diǎn)被發(fā)現(xiàn)和確認(rèn)。研究肌肉組織中miRNA的表達(dá)、功能和靶位點(diǎn)以及其對(duì)肌肉生長(zhǎng)發(fā)育的調(diào)控作用能夠深入揭示肌肉形成的分子調(diào)控機(jī)制。這些研究工作一方面有助于開(kāi)發(fā)肌肉相關(guān)疾病的檢測(cè)標(biāo)志物和靶向診療藥物，另一方面有助于通過(guò)遺傳改良和營(yíng)養(yǎng)手段針對(duì)性提高動(dòng)物的肉品質(zhì)。

參考文獻(xiàn):

［1］ CHARGé S B P，RUDNICKI M A.Cellular and molecular regulation of muscle regeneration［J］.Physiological Reviews，2004，84（1）：209-238.

［2］ WIGMORE P M，STICKLAND N C.Muscle development in large and small pig fetuses［J］.Journal of A-natomy，1983，137（2）：235-245.

［3］ SABOURIN L A，RUDNICKI M A. The molecular regulation of myogenesis［J］.Clinical Genetics，2000，57（1）：16-25.

［4］ BASKIN K K，WINDERS B R，OLSON E N.Muscle as a“mediator”of systemic metabolism［J］.Cell Metabolism，2015，21（2）：237-248.

［5］ RUDNICKI M A，SCHNEGELSBERG P N J，STEAD R H，et al.MyoD or Myf-5 is required for the formation of skeletal muscle［J］.Cell，1993，75（7）：1351-1359.

［6］ OJIMA K，ICHIMURA E，YASUKAWA Y，et al.Dynamics of myosin replacement in skeletal muscle cells ［J］. American Journal of Physiology：Cell Physiology，2015，doi：10.1152/ ajpcell.00170.2015.

［7］ AMBROS V.The functions of animal microRNAs［J］. Nature，2004，431（7006）：350-355.

［8］ BARTEL D P. MicroRNAs：genomics，biogenesis，mechanism，and function［J］. Cell，2004，116（2）：281-297.

［9］ HUANG Y，ZOU Q，SONG H T，et al. A study of miRNAs targets prediction and experimental validation ［J］.Protein＆Cell，2010，1（11）：979-986.

［10］ 張雁峰，張銳，宿兵.MicroRNA基因簇的多樣性與進(jìn)化［J］.中國(guó)科學(xué)C輯：生命科學(xué)，2009，39（1）：114-120.

［11］ ZENG Y，YI R，CULLEN B R.MicroRNAs and small interfering RNAs can inhibit mRNA expression by similar mechanisms［J］. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America，2003，100（17）：9779-9784.

［12］ FRIEDMAN R C，F(xiàn)ARH K K H，BURGE C B，et al. Most mammalian mRNAs are conserved targets of microRNAs［J］. Genome Research，2009，19（1）：92 -105.

［13］ BABAK T，ZHANG W，MOEEIS Q，et al. Probing microRNAs with microarrays：tissue specificity and functional inference［J］.RNA，2004，10（11）：1813-1819.

［14］ LIANG Y，RIDZON D，WONG L，et al.Characterization of microRNA expression profiles in normal human tissues［J］.BMC Genomics，2007，8：166.

［15］ LAGOS-QUINTANA M，RAUHUT R，YALCIN A，et al.Identification of tissue-specific microRNAs from mouse［J］.Current Biology，2002，12（9）：735-739.

［16］ HUANG T H，ZHU M J，LI X Y，et al.Discovery of porcine microRNAs and profiling from skeletal muscle tissues during development［J］. PLoS One，2008，3（9）：e3225.

［17］ BERNSTEIN E，KIM S Y，CARMELL M A，et al. Dicer is essential for mouse development［J］.Nature Genetics，2003，35（3）：215-217.

［18］ 朱猛進(jìn)，趙書(shū)紅.miRNA與肌肉發(fā)育［J］.豬業(yè)科學(xué)，2007，24（3）：78-80.

［19］ 黃志清，陳小玲，余冰，等.MicroRNA在骨骼肌發(fā)育中的功能及其表達(dá)的營(yíng)養(yǎng)調(diào)控［J］.動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)報(bào)，2011，23（10）：1647-1650.

［20］ 聶晶.豬不同部位肌肉組織中miRNA的差異表達(dá)分析［D］.碩士學(xué)位論文.雅安：四川農(nóng)業(yè)大學(xué)，2012：10-37.

［21］ MA J D，WANG H M，LIU R，et al.The miRNA transcriptome directly reflects the physiological and biochemical differences between red，white，and intermediate muscle fiber types［J］. International Journal of Molecular Sciences，2015，16（5）：9635-9653.

［22］ CHEN J F，MANDEL E M，THOMSON J M，et al. The role of microRNA-1 and microRNA-133 in skeletal muscle proliferation and differentiation［J］.Nature Genetics，2005，38（2）：228-233.

［23］ CHEN J F，TAO Y Z，LI J，et al.microRNA-1 and microRNA-206 regulate skeletal muscle satellite cell proliferation and differentiation by repressing Pax7［J］. The Journal of Cell Biology，2010，190（5）：867-879.

［24］ GOLJANEK-WHYSALL K，PAIS H，RATHJEN T，et al.Regulation of multiple target genes by miR-1 and miR-206 is pivotal for C2C12 myoblast differentiation ［J］.Journal of Cell Science，2012，125（15）：3590-3600.

［25］ NAKAJIMA N，TAKAHASHI T，KITAMURA R，et al.MicroRNA-1 facilitates skeletal myogenic differentiation without affecting osteoblastic and adipogenic differentiation［J］. Biochemical and Biophysical Research Communications，2006，350（4）：1006-1012.

［26］ LIU N，BEZPROZVANNAYA S，WILLIAMS A H，et al.MicroRNA-133a regulates cardiomyocyte proliferation and suppresses smooth muscle gene expression in the heart［J］.Genes＆Development，2008，22（23）：3242-3254.

［27］ BOUTZ P L，CHAWLA G，STOILOV P，et al. MicroRNAs regulate the expression of the alternative splicing factor nPTB during muscle development［J］. Genes＆Development，2007，21（1）：71-84.

［28］ BO?TJANCˇICˇE，ZIDAR N，?TAJER D，et al. MicroRNAs miR-1，miR-133a，miR-133b and miR-208 are dysregulated in human myocardial infarction［J］.Cardiology，2010，115（3）：163-169.

［29］ KIM H K，LEE Y S，SIVAPRASAD U，et al.Musclespecific microRNA miR-206 promotes muscle differentiation［J］.The Journal of Cell Biology，2006，174 （5）：677-687.

［30］ WINBANKS C E，WANG B，BEYER C，et al.TGF-β regulates miR-206 and miR-29 to control myogenic differentiation through regulation of HDAC4［J］.Journal of Biological Chemistry，2011，286（16）：13805-13814.

［31］ ZHANG J，YING Z Z，TANG Z L，et al.MicroRNA-148a promotes myogenic differentiation by targeting the ROCK1 gene［J］.Journal of Biological Chemistry，2012，287（25）：21093-21101.

［32］ 云青，吳國(guó)芳，魏歡，等.miR-143-3p促進(jìn)C2C12成肌細(xì)胞分化［J］.中國(guó)生物化學(xué)與分子生物學(xué)報(bào)，2013，29（6）：569-577.

［33］ WEI W，HE H B，ZHANG W Y，et al.MiR-29 targets Akt3 to reduce proliferation and facilitate differentiation of myoblasts in skeletal muscle development［J］. Cell Death and Disease，2013，4（6）：e668.

［34］ NAGUIBNEVAI，AMEYAR-ZAZOUAM，POLESSKAYA A，et al.The microRNA miR-181 targets the homeobox protein Hox-A11 during mammalian myoblast differentiation［J］.Nature Cell Biology，2006，8（3）：278-284.

［35］ WANG L，CHEN X，ZHENG Y Y，et al.MiR-23a inhibits myogenic differentiation through down regulation of fast myosin heavy chain isoforms［J］.Experimental Cell Research，2012，318（18）：2324-2334.

［36］ WADA S，KATO Y，OKUTSU M，et al.Translational suppression of atrophic regulators by microRNA-23a integrates resistance to skeletal muscle atrophy［J］. Journal of Biological Chemistry，2011，286（44）：38456-38465.

［37］ SEOK H Y，TATSUGUCHI M，CALLIS T E，et al. MiR-155 inhibits expression of the MEF2A protein to repress skeletal muscle differentiation［J］. Journal of Biological Chemistry，2011，286（41）：35339-35346.

［38］ 熊燕，王禹，衛(wèi)寧，等.過(guò)表達(dá)miR-155抑制C2C12成肌分化［J］.生物工程學(xué)報(bào)，2014，30（2）：182-193.

［39］ CAI B Z，PAN Z W，LU Y J.The roles of microRNAs in heart diseases：a novel important regulator［J］.Current Medicinal Chemistry，2010，17（5）：407-411.

［40］ OLIVEIRA-CARVALHO V，CARVALHO V O，BOCCHI E A.The emerging role of miR-208a in the heart［J］.DNA and Cell Biology，2013，32（1）：8-12.

［41］ 賀付成，趙雪，高峰，等.急性冠脈綜合征患者血漿miR-208b和miR-145的表達(dá)水平及臨床意義［J］.第二軍醫(yī)大學(xué)學(xué)報(bào)，2013，34（1）：109-111.

［42］ 宋曉偉.MiR-1和miR-199在心肌肥厚中的功能和機(jī)制研究［D］.碩士學(xué)位論文.上海：第二軍醫(yī)大學(xué)，2009：3-6.

［43］ ZHAO Y，SAMAL E，SRIVASTAVA D. Serum response factor regulates a muscle-specific microRNA that targets Hand2 during cardiogenesis［J］. Nature，2005，436（7048）：214-220.

［44］ KWON C，HAN Z，OLSON E N，et al. MicroRNA1 influences cardiac differentiation in Drosophila and regulates Notch signaling［J］.Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of A-merica，2005，102（52）：18986-18991.

［45］ XU C Q，LU Y J，PAN Z W，et al.The muscle-specific microRNAs miR-1 and miR-133 produce opposing effects on apoptosis by targeting HSP60，HSP70 and caspase-9 in cardiomyocytes［J］.Journal of Cell Science，2007，120（17）：3045-3052.

［46］ LUO X B，LIN H X，PAN Z W，et al.Down-regulation of miR-1/ miR-133 contributes to re-expression of pacemaker channel genes HCN2 and HCN4 in hypertrophic heart［J］. Journal of Biological Chemistry，2008，283（29）：20045-20052.

［47］ XU N，PAPAGIANNAKOPOULOS T，PAN G J，et al.MicroRNA-145 regulates OCT4，SOX2，and KLF4 and represses pluripotency in human embryonic stem cells［J］.Cell，2009，137（4）：647-658.

［48］ CUSHING L，COSTINEAN S，XU W，et al. Disruption of miR-29 leads to aberrant differentiation of smooth muscle cells selectively associated with distal lung vasculature［J］. PLoS Genetics，2015，11（5）：e1005238.

［49］ KANG K，PENG X，ZHANG X Y，et al.MicroRNA-124 suppresses the transactivation of nuclear factor of activated T cells by targeting multiple genes and inhibits the proliferation of pulmonary artery smooth muscle cells［J］. Journal of Biological Chemistry，2013，288 （35）：25414-25427.

［50］ MCDANELD T G，SMITH T P L，DOUMIT M E，et al. MicroRNA transcriptome profiles during swine skeletal muscle development［J］. BMC Genomics，2009，10：77.

［51］ NIELSEN M，HANSEN J H，HEDEGAARD J，et al. MicroRNA identity and abundance in porcine skeletalmuscles determined by deep sequencing［J］. Animal Genetics，2010，41（2）：159-168.

［52］ HOU X H，TANG Z L，LIU H L，et al.Discovery of microRNAs associated with myogenesis by deep sequencing of serial developmental skeletal muscles in pigs［J］.PLoS One，2012，7（12）：52123.

［53］ 李虹儀.豬垂體、肌肉有脂肪miRNA的挖掘及靶向TNF-α miRNA的功能分析［D］.博士學(xué)位論文.廣州：華南農(nóng)業(yè)大學(xué)，2012：1-2.

［54］ 凌英會(huì)，張曉東，王麗娟，等.山羊肌肉組織microRNA Solexa測(cè)序與生物信息學(xué)分析［J］.畜牧獸醫(yī)學(xué)報(bào)，2013，44（3）：481-487.

［55］ 韓志玲，趙德超，付紹印，等.絨山羊骨骼肌miRNAs及其靶基因表達(dá)譜分析［J］.畜牧獸醫(yī)學(xué)報(bào)，2012， 43（10）：1539-1546.

［56］ 夏廣軍.MiRNA與功能基因轉(zhuǎn)錄組聯(lián)合分析篩選延邊黃牛肉質(zhì)性狀候選基因［D］.博士學(xué)位論文.延吉：延邊大學(xué)，2014：3-8.

［57］ 潘英姿，呂新慧，黃春曉，等.吡啶羧酸鉻對(duì)肉雞miRNA的表達(dá)研究［J］.畜牧與獸醫(yī)，2012，44（增刊）：117-118.

（責(zé)任編輯菅景穎）

［58］ DRUMMOND M J，GLYNN E L，F(xiàn)RY C S，et al.Essential amino acids increase microRNA-499，-208b，and -23a and downregulate myostatin and myocyte enhancer factor 2C mRNA expression in human skeletal muscle［J］.The Journal of Nutrition，2009，139（12）：2279-2284.

Expression Patterns and Regulation Mechanisms of MicroRNAs Relate in Growth and Development of Muscle in Animals

WANG Jing1WANG Qi1HUANG Jinxiu1，2QI Renli1，2?
（1. Chongqing Academy of Animal Science，Rongchang 402460，China；2. The Key Laboratory of Pig Industry Sciences，Ministry of Agriculture，Rongchang 402460，China）

Abstract：MicroRNAs（miRNA），a kind of non-coding small RNA，extensively exists in a variety of organisms. MiRNA is able to participate in almost all life events through regulating expression of various target genes. Growth and development of muscle in animals is a complex process，which is controlled by numerous regulatory factors. This review summarized the expression patterns and regulation mechanisms of miRNA，especially several muscle-specific miRNA，in the growth and development of muscle in animals.［Chinese Journal of Animal Nutrition，2016，28（3）：687-694］

Key words：micorRNAs；muscle；muscle cell；muscle-specific miRNA

Corresponding author?，assistant professor，E-mail：qirenli1982 @163.com

通信作者:?齊仁立，助理研究員，E-mail：qirenli1982@163.com

作者簡(jiǎn)介:王 敬（1990—），女，重慶人，研究實(shí)習(xí)員，研究方向?yàn)閯?dòng)物肌肉發(fā)育調(diào)控。E-mail：1962680788@qq.com

基金項(xiàng)目:國(guó)家973資金資助項(xiàng)目（2012CB124702）；重慶市畜牧科學(xué)院基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)（14441）

收稿日期:2015-09-29

doi：10.3969/ j.issn.1006-267x.2016.03.008

中圖分類號(hào):S828

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

文章編號(hào):1006-267X（2016）03-0687-08