齊 婧,譚婭,王婧,張靜,趙春萍,張正群,史開(kāi)志*
(1.貴州省農(nóng)業(yè)科學(xué)院畜牧獸醫(yī)研究所,貴州貴陽(yáng) 550005;2.貴州省地方豬保護(hù)與繁育工程研究中心,貴州貴陽(yáng) 550005)
我國(guó)是畜禽肉制品消費(fèi)大國(guó),肉類(lèi)消費(fèi)常年穩(wěn)定在8 000 萬(wàn)t 以上,主要以豬肉、禽肉、牛肉和羊肉為主。豬肉是我國(guó)第一大肉類(lèi)消費(fèi)品,其次是禽肉,牛羊肉占比相對(duì)較小。受非洲豬瘟疫情影響,禽牛羊肉替代效應(yīng)明顯,占比明顯提升。隨著生活水平的不斷提高,人們對(duì)畜產(chǎn)品肉質(zhì)的要求日益增高。生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)畜產(chǎn)品是當(dāng)前分子育種的重點(diǎn),肌內(nèi)脂肪(Intramuscular Fat,IMF)是指沉積在肌束間和肌細(xì)胞內(nèi)的脂肪,其含量是影響肉品質(zhì)的關(guān)鍵因素。影響IMF 含量變化的相關(guān)因素包括品種、肌肉類(lèi)型、性別、年齡、營(yíng)養(yǎng)水平等。IMF 沉積在纖維束之間,從而分離并稀釋肌束膜膠原纖維,并破壞肌內(nèi)結(jié)締組織結(jié)構(gòu),有助于增加肉的嫩度。豬肉IMF 含量的理想范圍控制在2%~3%,人們對(duì)牛肉可接受的最低IMF 含量為3%~4%,羊肉為5%。隨著全轉(zhuǎn)錄組技術(shù)在畜牧產(chǎn)業(yè)中推廣和應(yīng)用,大量非編碼RNAs(non-coding RNAs,ncRNAs)被鑒定為肌內(nèi)脂肪沉積的關(guān)鍵調(diào)控因子。畜禽產(chǎn)品肉質(zhì)的提高需要盡可能增加IMF 含量,同時(shí)不增加內(nèi)臟脂肪和皮下脂肪含量。本文就近年來(lái)ncRNAs 對(duì)肌內(nèi)脂肪沉積的調(diào)控進(jìn)行綜述,以期為日后培育優(yōu)質(zhì)畜產(chǎn)品提供理論參考。
脂肪的沉積包括脂肪細(xì)胞數(shù)目的增加和細(xì)胞體積的肥大,肥胖動(dòng)物較正常個(gè)體的脂肪細(xì)胞體積更大。IMF含量主要取決于肌內(nèi)脂肪細(xì)胞的大小、數(shù)量和肌肉生長(zhǎng)速率,說(shuō)明在IMF 沉積過(guò)程中肌肉細(xì)胞和脂肪細(xì)胞是相互作用的,IMF 的出現(xiàn)晚于其他脂肪儲(chǔ)存庫(kù)的脂肪細(xì)胞。關(guān)于IMF 細(xì)胞的確切來(lái)源未有定論,但諸多研究表明,骨骼肌血小板源性生長(zhǎng)因子受體陽(yáng)性(Platelet Derived Growth Factor Receptor Alpha Positive,PDGFR)細(xì)胞群可分化成充滿(mǎn)脂滴的纖維/ 脂肪生成祖細(xì)胞(Fibro-Adipogenic Progenitors,F(xiàn)APs),是IMF 細(xì)胞的主要來(lái)源。IMF 沉積是在細(xì)胞水平通過(guò)脂肪細(xì)胞生成實(shí)現(xiàn)的,主要包括前脂肪細(xì)胞的增殖及分化過(guò)程。前體脂肪細(xì)胞向成熟脂肪細(xì)胞分化的過(guò)程主要包括停滯期、擴(kuò)增期、早期分化期和終末分化期4 個(gè)階段,該分化過(guò)程還受到一系列轉(zhuǎn)錄因子的調(diào)控,如過(guò)氧化物酶體增殖物激活受體(Peroxisome Proliferator-Activated Receptor,)、CCAAT/增強(qiáng)子結(jié)合蛋白(CCAAT Enhancer-Binding Protein,)等。
IMF 細(xì)胞分化與其他脂肪細(xì)胞存在差異。與皮下前脂肪細(xì)胞相比,肌內(nèi)前脂肪細(xì)胞中與脂肪細(xì)胞分化相關(guān)基因的初始表達(dá)相對(duì)較慢,IMF 細(xì)胞中成脂分化基因的表達(dá)活性遠(yuǎn)低于皮下脂肪細(xì)胞,而且IMF 細(xì)胞比皮下脂肪細(xì)胞更小。Han 等為研究豬肌內(nèi)前脂肪細(xì)胞在體內(nèi)的發(fā)育情況,用肌肉條件培養(yǎng)基(Muscle Conditional Cultured Medium,MCM)對(duì)前體脂肪細(xì)胞進(jìn)行細(xì)胞外微環(huán)境模擬,結(jié)果表明,胰島素信號(hào)傳導(dǎo)在豬脂肪細(xì)胞分化中起著重要作用,但是胰島素受體(Insulin Receptor,)和胰島素樣生長(zhǎng)因子1 受體(Insulin-Like Growth Factor 1 Receptor,)在豬肌內(nèi)前體脂肪細(xì)胞中的表達(dá)水平高于皮下前體脂肪細(xì)胞。IMF 細(xì)胞與內(nèi)臟脂肪細(xì)胞分化也存在差異。Chen 等研究發(fā)現(xiàn),IMF 來(lái)源的脂肪細(xì)胞比內(nèi)臟脂肪來(lái)源的脂肪細(xì)胞累積更多的脂質(zhì),和在IMF 細(xì)胞中表達(dá)量更高,而且IMF 細(xì)胞的脂肪酸的從頭合成和攝取都比內(nèi)臟脂肪細(xì)胞活躍。此外,Chen 等研究發(fā)現(xiàn)豬背最長(zhǎng)肌IMF 含量高于半腱?。辉诩?nèi)前脂肪細(xì)胞的分化過(guò)程中,背最長(zhǎng)肌中與脂肪細(xì)胞分化相關(guān)基因的表達(dá)量和激活脂肪生成信號(hào)均高于半腱肌,豬背最長(zhǎng)肌比半腱肌的脂質(zhì)蓄積更早,而且背最長(zhǎng)肌的肌內(nèi)前脂肪細(xì)胞更大。
綜上所述,皮下前脂肪細(xì)胞脂質(zhì)沉積高于肌內(nèi)前脂肪細(xì)胞,探究2 種細(xì)胞分化的差異能為選育高肌內(nèi)脂肪畜禽提供新思路。目前已有大量研究關(guān)于肌內(nèi)脂肪細(xì)胞與其他脂肪細(xì)胞的分化差異,但比較不同肌內(nèi)脂肪細(xì)胞分化的研究相對(duì)較少,日后可考慮加強(qiáng)此方面的研究。
ncRNAs 是一類(lèi)表觀遺傳調(diào)控因子,在表型變異、染色質(zhì)結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)錄、RNA 編輯、翻譯等功能中發(fā)揮重要作用,參與許多生理和病理過(guò)程。研究證據(jù)表明,在人類(lèi)基因組中90% 以上的序列能被轉(zhuǎn)錄成RNA,只有2%的mRNA 被翻譯成蛋白質(zhì),其余大部分轉(zhuǎn)錄成ncRNAs。ncRNAs 包括核內(nèi)小分子RNA(Small Nuclear RNA,snRNA)、核仁小分子RNA(Small Nucleolar RNAs,snoRNA)、小RNA(MicroRNA,miRNA)、長(zhǎng)鏈非編碼RNA(Long Non-Coding RNA,lncRNA)和環(huán)狀RNA(CircularRNA,circRNA),其中miRNA、lncRNA 和circRNA 在肌內(nèi)脂肪沉積中研究較為廣泛。
miRNA 是長(zhǎng)度為18~24 個(gè)核苷酸的內(nèi)源性非編碼小RNA,由具有發(fā)夾結(jié)構(gòu)的單鏈RNA 前體經(jīng)Exportin5 酶轉(zhuǎn)運(yùn)出核,并經(jīng)Dicer 酶切割后生成成熟體,主要存在于細(xì)胞質(zhì)中,物種間序列保守性高。miRNA 在基因轉(zhuǎn)錄后調(diào)節(jié)中起重要作用,通過(guò)靶向mRNA 的3'非編碼區(qū)(3'untranslated region,3'-UTR)的特定位點(diǎn)與種子序列的互補(bǔ)堿基配對(duì),導(dǎo)致mRNA降解或翻譯抑制(圖1)。
圖1 miRNA 作用機(jī)制
lncRNA 是長(zhǎng)度大于200 nt 的非編碼RNA,主要由RNA 聚合酶II 指導(dǎo)轉(zhuǎn)錄,沒(méi)有開(kāi)放閱讀框或蛋白編碼潛能。lncRNA 的序列在物種間保守性低,在不同細(xì)胞、組織和發(fā)育階段具有表達(dá)特異性,lncRNA 可定位在細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核中。根據(jù)lncRNA 編碼序列與蛋白質(zhì)基因的相對(duì)位置,可以將lncRNA 分為正義lncRNA、反義lncRNA、雙向lncRNA、內(nèi)含子lncRNA 和基因間lncRNA。lncRNA 可以調(diào)節(jié)機(jī)體的多種生命活動(dòng),包括表觀遺傳調(diào)控、轉(zhuǎn)錄調(diào)控和轉(zhuǎn)錄后調(diào)控。根據(jù)現(xiàn)有研究,lncRNA 的作用機(jī)制分為以下4類(lèi)(圖2):①信號(hào):部分lncRNA 會(huì)被特異性地轉(zhuǎn)錄,并作為信號(hào)傳導(dǎo)分子參與信號(hào)通路的傳導(dǎo),調(diào)節(jié)下游基因的轉(zhuǎn)錄;②分子誘餌:直接與RNA 或蛋白(轉(zhuǎn)錄因子/轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)子)結(jié)合,從而阻斷該分子的作用和信號(hào)通路,如競(jìng)爭(zhēng)性?xún)?nèi)源RNA(Competing Endogenouse RNA,ceRNA),lncRNA 能競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合miRNA,作為miRNA 的“海綿”,解除miRNA 對(duì)其靶基因的抑制作用;③導(dǎo)向:lncRNA 與蛋白結(jié)合后,將蛋白復(fù)合物定位到特定的DNA 序列上,從而調(diào)控下游分子的轉(zhuǎn)錄,這是順式調(diào)控和反式調(diào)控的作用機(jī)制;④分子支架:lncRNA 同時(shí)結(jié)合多個(gè)效應(yīng)分子,起“中心平臺(tái)”的作用。
圖2 lncRNA 作用機(jī)制[30]
circRNA 是在真核細(xì)胞中表達(dá)的內(nèi)源性共價(jià)閉合環(huán)狀非編碼 RNA,由mRNA 前體的反向剪接形成。circRNA 具有穩(wěn)定性高、高度保守的特點(diǎn),表達(dá)具有種屬、組織、時(shí)間特異性。大部分circRNA 位于細(xì)胞質(zhì)中,少部分內(nèi)含子來(lái)源的位于細(xì)胞核中。目前研究表明,circRNA 作用機(jī)制主要包括:①可作為miRNA 的分子海綿來(lái)調(diào)節(jié)miRNA 及其靶基因的表達(dá);②circRNA 可以通過(guò)與RNA 結(jié)合蛋白(RNABinding Proteins,RBPs)的結(jié)合,調(diào)節(jié)基因表達(dá)和蛋白質(zhì)翻譯,比如通過(guò)與轉(zhuǎn)錄因子的結(jié)合來(lái)抑制基因的轉(zhuǎn)錄;③少數(shù)circRNA 可以編碼多肽,通過(guò)該多肽發(fā)揮調(diào)控功能。circRNA 的作用機(jī)制見(jiàn)圖3。
圖3 circRNA 作用機(jī)制[37]
3.1 miRNA
3.1.1 miRNA 表達(dá)譜差異 在不同IMF 含量的肌肉組織中,miRNA 的表達(dá)譜存在差異。Li 等對(duì)高低IMF 的新疆褐牛背最長(zhǎng)肌進(jìn)行高通量測(cè)序,共有362個(gè)差異表達(dá)miRNA,其中252 個(gè)顯著上調(diào),110 個(gè)顯著下調(diào)。Mir 等通過(guò)對(duì)夏洛萊×荷斯坦雜交F代的高IMF 和低IMF 牛背最長(zhǎng)肌的miRNA 表達(dá)模式進(jìn)行鑒定和分析,發(fā)現(xiàn)38 個(gè)miRNA 差異表達(dá),其中l(wèi)et-7a-5p、miR-10b-5p、miR-100-5p、miR-101-5p、miR-105a/b、miR-135a-5p 在高IMF 中高表達(dá),let-7e-5p、let-7f-5p、miR-877-5p 在低IMF 中高表達(dá)。Sun 等對(duì)高、低IMF 的約克夏豬進(jìn)行高通量測(cè)序,排名前五的差異表達(dá)miRNA 分別是miR-365-3p、miR-208b、miR-206、miR-126-5p 和miR-10a-5p,其中,只有miR-365-3p 在低IMF 組中高表達(dá),其他miRNA 在高IMF 組中高表達(dá)。miRNA 表達(dá)模式在肌肉不同發(fā)育期也存在差異。Fu 等評(píng)估了miRNA 在固始雞肌肉纖維生長(zhǎng)和肌內(nèi)脂肪沉積中的表達(dá)模式,構(gòu)建了6、14、22 和30 周4 個(gè)胸肌組織小RNA 文庫(kù),共鑒定出92個(gè)差異表達(dá)miRNA,發(fā)現(xiàn)miR-103-3p、miR-138 和miRNA -2-3p 可能在 IMF 沉積中起關(guān)鍵作用。
3.1.2 miRNA 對(duì)IMF 沉積的調(diào)控 在反芻動(dòng)物中,miRNA-1271 在延邊公牛和閹牛的背最長(zhǎng)肌中差異表達(dá),Xu 等研究發(fā)現(xiàn)miR-1271 靶向轉(zhuǎn)錄激活因子3(Activating Transcription Factor 3,)的3'-UTR并下調(diào)其表達(dá),促進(jìn)和的表達(dá),從而增加甘油三酯的累積。miR-100 通過(guò)靶向的3'-UTR 抑制其表達(dá),并調(diào)控IGF1R/PI3K/AKT 信號(hào)通路;miR-100 增加油酸誘導(dǎo)的骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞肌管中的脂質(zhì)沉積,促進(jìn)肌內(nèi)脂肪沉積。miR-224 與肌內(nèi)脂肪沉積呈負(fù)相關(guān),研究發(fā)現(xiàn)miR-244 負(fù)向調(diào)控脂蛋白脂肪酶(Lipoprotein Lipase,),同時(shí)、CCAAT/增強(qiáng)子結(jié)合蛋白(CCAAT enhancer-Bnding Protein,)、、脂肪酸合 酶(Fatty Acid Synthase,)和脂滴包被蛋白-1(Perilipin 1,)等與脂肪生成相關(guān)基因表達(dá)下調(diào),脂滴累積相應(yīng)減少。與miR-224 相反,miR-378 通過(guò)AMPK 信號(hào)通路靶向鈣/ 鈣調(diào)蛋白依賴(lài)性蛋白激酶激 酶2(Calcium/Calmodulin Dependent Protein Kinase Kinase 2,),部分脂肪生成基因表達(dá)上調(diào),促進(jìn)牛肌內(nèi)前脂肪細(xì)胞成脂分化。miR-193a-5p 與綿羊肌內(nèi)脂質(zhì)沉積相關(guān),它直接與乙酰輔酶A ?;D(zhuǎn)移酶2(Acetyl-Coenzyme A Acyltransferase,)的3'-UTR 結(jié)合抑制前脂肪細(xì)胞的增殖和分化。
在單胃動(dòng)物中,miR-125a-5p 通過(guò)靶向豬Krüppel樣因子13(krüppel-like factors,)和超長(zhǎng)鏈脂肪酸延伸長(zhǎng)酶(Elongation of very Long Chain Fatty Acids 6,)參與調(diào)節(jié)豬肌內(nèi)脂肪細(xì)胞的增殖和分化,miR-125-5p 的過(guò)表達(dá)增強(qiáng)了豬肌內(nèi)前脂肪細(xì)胞的增殖但降低了分化。Zhang 等研究發(fā)現(xiàn),miR-146a-5p直接靶向SMAD 家族成員4(SMAD family member 4,)來(lái)減弱TGF-信號(hào)傳導(dǎo),從而抑制了細(xì)胞增殖;而且,miR-146a-5p 通過(guò)靶向TNF 受體關(guān)聯(lián)因子6(TNF Receptor Associated Factor 6,)來(lái)削弱其下游的AKT/mTORC1 信號(hào)傳導(dǎo),從而抑制了肌內(nèi)前脂肪細(xì)胞的分化。最近,Wang 等研究發(fā)現(xiàn)miR-34a直接靶向?;o酶A 合成酶長(zhǎng)鏈家族成員4(acyl-CoA Synthetase Long Chain Family Member 4,),并降低、固醇調(diào)節(jié)元件結(jié)合蛋白-1c(Sterol Regulatory Element Binding Transcription Factor 1,)等脂肪生成基因的表達(dá),但增加了脂肪甘油三酯脂酶(Adipose Triglyceride Lipase,)和脂肪分解基因的表達(dá),從而抑制脂滴的累積。此外,miR-32-5p 通過(guò)抑制Krüppel 樣因子3(Kruppel-Like Factor 3,)促進(jìn)脂肪細(xì)胞分化。
在家禽動(dòng)物中,miR-18b-3p 可通過(guò)負(fù)向調(diào)節(jié)酰基輔A 硫酯酶13(acyl-CoA thioesterase 13,)抑制雞肌內(nèi)脂肪細(xì)胞分化。miR-15a 可以通過(guò)靶向乙酰輔酶A 酰基轉(zhuǎn)移酶2(Acetyl-Coenzyme A Acyltransferase,)、酯酰輔酶A 氧化酶1(Acyl-Coenzyme A Oxidase 1,)和甾醇載體蛋白2(Sterol Carrier Protein 2,)降低脂肪酸氧化,進(jìn)而間接促進(jìn)雞肌內(nèi)前脂肪細(xì)胞的分化;而且miR-15a 過(guò)表達(dá)顯著促進(jìn)肌內(nèi)成脂分化,增加脂肪細(xì)胞中膽固醇和甘油三酯的積累。Zhang 等研究發(fā)現(xiàn),miR-140-5p與視黃素X 受體基因(Retinoid X Receptor Gamma,)的3'-UTR 結(jié)合下調(diào)了和叉頭狀轉(zhuǎn)錄因子O1(Forkhead Box O1,)的表達(dá)水平,上調(diào)和脂肪酸結(jié)合蛋白4(Fatty Acid Binding Protein 4,)的表達(dá)水平,促進(jìn)脂肪細(xì)胞分化。miR-223 靶向線(xiàn)粒體甘油-3-磷酸?;D(zhuǎn)移酶(Mitochondrial Glycerol-3-Phosphate Acyltransferase,),負(fù)向調(diào)控其表達(dá),抑制雞肌內(nèi)脂肪細(xì)胞分化。
綜上所述,miRNA 與畜禽IMF 細(xì)胞的脂質(zhì)累積、增殖和分化密切相關(guān),但缺乏對(duì)不同肌肉組織的IMF進(jìn)行miRNA 表達(dá)譜及調(diào)控機(jī)制的研究,從而為不同肌肉類(lèi)型IMF 沉積提供基礎(chǔ)資料。
3.2 lncRNA
3.2.1 lncRNA 表達(dá)譜差異 lncRNA 的表達(dá)規(guī)律在不同肉質(zhì)性狀中存在差異。Muniz 等對(duì)高、低大理石花紋內(nèi)洛爾牛的背最長(zhǎng)肌的lncRNA 進(jìn)行高通量測(cè)序,鑒定出50 個(gè)lncRNA 在高大理石花紋中差異表達(dá)。Wang等對(duì)萊蕪豬高、低IMF 的背最長(zhǎng)肌進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測(cè)序,發(fā)現(xiàn)17 個(gè)差異表達(dá)lncRNA(11 個(gè)上調(diào),6 個(gè)下調(diào))。Huang 等對(duì)IMF 有顯著差異的萊蕪豬和大白豬進(jìn)行RNA-seq 測(cè)序,共有55 個(gè)lncRNA 在2 個(gè)豬種間差異表達(dá);進(jìn)一步生物信息學(xué)分析表明,lncRNA 通過(guò)靶向參與過(guò)氧化物酶體增殖因子活化受體(Peroxisome Proliferator-Activated Receptor,PPAR)和絲裂原活化蛋白激酶(Mitogen-Activated Protein Kinase,MAPK)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的mRNA,從而在肌內(nèi)脂肪沉積中發(fā)揮重要作用。lncRNA 表達(dá)水平在不同品種的IMF 中有顯著差異。Miao 等對(duì)金華豬和長(zhǎng)白豬的IMF 組織進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測(cè)序,共鑒定出4 910 個(gè)lncRNA,其中119 個(gè)差異表達(dá);進(jìn)一步生物信息學(xué)分析發(fā)現(xiàn),有6 個(gè)差異表達(dá)的lncRNA 與脂肪沉積和脂質(zhì)代謝相關(guān)通路有關(guān),表明不同品種IMF 組織的脂肪代謝存在顯著差異。肌內(nèi)前脂肪細(xì)胞分化過(guò)程中的不同階段,lncRNA 的表達(dá)規(guī)律也存在較大差異。Sun 等分離了八眉豬和大白豬的肌內(nèi)前脂肪細(xì)胞,并對(duì)肌內(nèi)前脂肪細(xì)胞分化過(guò)程中4 個(gè)階段(0、2、4、8 d)進(jìn)行RNA 測(cè)序,共鑒定出1932個(gè)lncRNA;其中,與脂肪合成密切相關(guān)的lnc_000414抑制豬肌內(nèi)脂肪細(xì)胞增殖。
3.2.2 lncRNA 對(duì)IMF 沉積的調(diào)控 越來(lái)越多證據(jù)表明,lncRNA 在調(diào)控肌內(nèi)脂肪沉積中發(fā)揮重要作用。在豬中,lnc IMF2 過(guò)表達(dá)能促進(jìn)和的表達(dá),促進(jìn)豬肌內(nèi)前脂肪細(xì)胞的增殖和分化。Sun 等通過(guò)對(duì)八眉豬和約克夏豬的肌內(nèi)脂肪細(xì)胞進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組分析,發(fā)現(xiàn)lncIMF4 與脂肪形成相關(guān),它同時(shí)位于細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核中;體外試驗(yàn)研究表明,lnc IMF4 敲低可促進(jìn)豬肌內(nèi)前脂肪細(xì)胞的增殖和分化,但抑制自噬。Wang 等對(duì)淮南豬和大白豬的背最長(zhǎng)肌中差異表達(dá)的lncRNA 進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn),IMFlnc1 與肌內(nèi)脂肪沉積相關(guān),進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn),IMFlnc1 在肌內(nèi)前脂肪細(xì)胞分化過(guò)程中表達(dá)上調(diào)。機(jī)制分析揭示 IMFlnc1 通過(guò)對(duì)miR-199-5p 的海綿作用,解除miR-199a-5p 對(duì)窖蛋白-1(Caveolin-1,-1)的表達(dá)抑制,從而促進(jìn)豬肌內(nèi)前脂肪細(xì)胞的分化。在家禽中,相較于腹部脂肪組織,lncAD 在IMF 中上調(diào)幅度較大。進(jìn)一步研究表明,lncAD 以順式調(diào)控方式促進(jìn)其上游基因硫氧還蛋白還原酶1(Thioredoxin Reductase 1,)的表達(dá),進(jìn)而增加肌內(nèi)前脂肪細(xì)胞的脂肪形成分化并抑制細(xì)胞增殖。lnc IMFNCR在肌內(nèi)脂肪細(xì)胞分化過(guò)程中顯著上調(diào)。功能分析表明,lnc IMFNCR 能夠作為ceRNA 吸附miR-128-3p 和miR-27b-3p,阻止他們對(duì)的抑制作用,從而促進(jìn)肌內(nèi)脂肪細(xì)胞的分化。
lncRNA 在IMF 沉積過(guò)程中的作用越來(lái)越重要,但其參與調(diào)控IMF 沉積的機(jī)制還有待深入。因此,后期研究可通過(guò)生物信息學(xué)等手段鑒定出更多的lncRNA,尋找其靶標(biāo),研究其在IMF 沉積中的功能和具體機(jī)制。
3.3 circRNA 在ncRNA 對(duì)肌內(nèi)脂肪沉積的研究中,circRNA 的研究報(bào)道相對(duì)較少。在反芻動(dòng)物中,Zhao等使用RNA-Seq 鑒定了2 月齡和12 月齡敖漢細(xì)毛羊背最長(zhǎng)肌中差異表達(dá)的circRNA,共鑒定出11 565個(gè)候選circRNA,其中104 個(gè)circRNA 在2 個(gè)階段中差異表達(dá)。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)circRNA455-miR-127、circRNA455-miR-29a、circRNA455-miR-103、circRNA4557-mir149-5p 和circRNA2440-mir-23a可能參與了IMF 沉積過(guò)程,通過(guò)雙熒光素酶報(bào)告檢測(cè),證實(shí)circRNA4557 與miR-149-5p 存在靶標(biāo)關(guān)系。Shen 等研究發(fā)現(xiàn)circINSR 在胎牛的肌內(nèi)前脂肪細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)中高表達(dá);功能分析表明circINSR 通過(guò)對(duì)miR-15/16的海綿作用,減輕miR-15/16 對(duì)其靶基因和乙醇胺磷酸轉(zhuǎn)移酶1(Ethanolamine Phosphor Transferase 1,)的抑制,從而促進(jìn)肌內(nèi)前脂肪細(xì)胞的增殖,抑制細(xì)胞凋亡。
在單胃動(dòng)物中,Li 等對(duì)驢高、低IMF 的背最長(zhǎng)肌中的circRNA 進(jìn)行表達(dá)譜分析,共鑒定出12 727個(gè)circRNA,其中有127 個(gè)差異表達(dá);進(jìn)一步的分析表明,差異表達(dá)的circRNA 可能作為miRNA 的海綿,調(diào)節(jié)肌內(nèi)脂肪細(xì)胞的分化。李媛等采用RNA-Seq 和生物信息學(xué)鑒定萊蕪和大白豬IMF 組織中circRNA 的表達(dá)情況,發(fā)現(xiàn)181 個(gè)差異表達(dá)circRNA,其中102 個(gè)在高IMF(萊蕪豬)組織中上調(diào),79 個(gè)下調(diào),進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)circ_0002807 和circ_0009352 可能調(diào)控肌內(nèi)脂肪沉積。盡管最近有研究對(duì)地方豬的肌內(nèi)前脂肪細(xì)胞進(jìn)行全轉(zhuǎn)錄組測(cè)序分析,但未提及與肌內(nèi)脂肪沉積相關(guān)的circRNA??傊F(xiàn)有研究表明,circRNA 在IMF沉積中的作用機(jī)制大多是與miRNA 結(jié)合,由circRNA充當(dāng)分子海綿來(lái)調(diào)節(jié)基因的表達(dá),進(jìn)而調(diào)控IMF 細(xì)胞的增殖和凋亡。但circRNA 在IMF 沉積過(guò)程中的機(jī)制尚未闡明,如缺少對(duì)不同IMF 含量中差異表達(dá)的circRNA 進(jìn)行具體功能研究。
綜上所述,ncRNAs 在畜禽的IMF 中表達(dá)豐富,是IMF 沉積的重要調(diào)控元件,它通過(guò)不同的靶基因和信號(hào)通路參與調(diào)控IMF 細(xì)胞的脂質(zhì)累積、增殖、分化和凋亡,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)IMF 沉積的調(diào)控作用。表1 總結(jié)了近年來(lái)ncRNAs 在畜禽肌內(nèi)脂肪沉積中的生物學(xué)功能。
表1 ncRNAs 在肌內(nèi)脂肪沉積中的功能
目前,大量研究表明ncRNAs 在IMF 沉積過(guò)程中具有重要作用,研究者們通過(guò)系統(tǒng)的生物學(xué)方法,篩選并鑒定出大量參與調(diào)控IMF 沉積的ncRNAs,為畜禽提質(zhì)生產(chǎn)提供了重要理論基礎(chǔ),但是關(guān)于ncRNAs 調(diào)控IMF 沉積仍存在以下問(wèn)題有待探索。第一,目前關(guān)于ncRNAs 在IMF 沉積中的功能驗(yàn)證基本集中在體外細(xì)胞水平,在活體內(nèi)的試驗(yàn)研究較少;針對(duì)在不同物種間保守性較強(qiáng)且生物學(xué)功能相似的miRNA,對(duì)于一些大型動(dòng)物而言,可考慮通過(guò)慢病毒載體、基因編輯等手段在小型模式動(dòng)物中進(jìn)行miRNA 活體功能驗(yàn)證,這對(duì)未來(lái)畜禽育種具有重要意義。第二,與miRNA 在IMF 沉積中的研究相比,lncRNA 和circRNA 的研究相對(duì)薄弱,大量與IMF 沉積相關(guān)的lncRNA 和circRNA 還未挖掘出來(lái),而且缺乏對(duì)這些高表達(dá)和差異表達(dá)的ncRNAs 進(jìn)行功能驗(yàn)證。第三,缺乏不同類(lèi)型lncRNA 調(diào)控IMF沉積的機(jī)制研究。相信隨著生物分子技術(shù)的發(fā)展,ncRNAs 數(shù)據(jù)庫(kù)的不斷完善以及功能驗(yàn)證研究的深入,ncRNAs 調(diào)控IMF 沉積的機(jī)制將會(huì)更清晰透徹,為日后選育優(yōu)質(zhì)畜產(chǎn)品提供新的育種思路。