猪肌内脂肪细胞分化过程miRNA的鉴定及miR-34c的功能研究

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肌内脂肪含量作为评价肉质品质的主要指标,在产肉动物生产中愈来愈受到重视。提高肌内脂肪含量改善猪肉品质,是猪育种工作者近年来的主要研究方向。遗传、营养和肌肉中脂肪细胞的生长发育等均可影响肌内脂肪含量。体外培养肌内脂肪细胞从细胞和分子水平研究其生长和调控机制可为畜牧生产提供基础数据。MicroRNA(miRNA)是长度为19-22个核苷酸的非编码小RNA,主要通过对基因进行转录后调控发挥作用。目前,对脂肪和肌肉组织miRNA的鉴定在家畜上报道较多,但仍有诸多影响猪肌内脂肪沉积的miRNA有待鉴定,功能尚需研究。此前,猪肌内脂肪细胞体外培养研究组织来源为半腱肌和背最长肌的均有报道,但在成脂能力的研究结果上存在较大差别。因此,本研究利用差速贴壁法分离培养来源于半腱肌和背最长肌的猪肌内脂肪细胞,采用高通量测序方法分析猪肌内脂肪细胞分化前后差异表达的miRNAs,并利用过表达、real-time qPCR、Western blot、双荧光素报告酶系统和流式细胞术等技术深入探讨miR-34c对猪肌内前体脂肪细胞增殖分化的影响及其作用机制。  本研究得到以下主要结果:  1. L-IMA较S-IMA有更强的分化聚脂能力形态学观察和TG含量测定结果表明, L-IMA(intramuscular preadipocytes from porcine longissimus muscles,分离自背最长肌的脂肪细胞)和S-IMA(intramuscular preadipocytes from porcine semitendinosus muscles,分离自半腱肌的脂肪细胞)相比有更强的成脂分化能力,L-IMA分化为成熟脂肪细胞数目和TG存储量均高于S-IMA;分子水平的检测表明PPARγ、SREBP-1、C/EBPs和FABP4在L-IMA中高表达;说明来源自不同解剖部位的肌肉分离的肌内前体脂肪细胞在相同的成脂诱导培养条件下分化为成熟脂肪细胞的能力不同。  2.成脂关键信号通路AKT、mTOR和ERK1/2的磷酸化水平在S-IMA中被下调(P<0.05)。  3.高通量测序检测L-IMA和S-IMA分化不同时期的miRNAs,对样品中已知miRNAs的分析结果表明,Ld0、L2、L8、S0、S2和S8中各已知miRNA分别有525、521、543、533、552和545;预测得到Ld0、L2、L8、S0、S2和S8中各有1428、1295、789、1572、1184和1081个新miRNA。  4.差异表达分析表明21个已知miRNAs在猪肌内脂肪细胞分化中呈现相同变化趋势,其中含9个上调的miRNAs和12个下调的miRNAs。  5.过表达miR-34c抑制猪肌内脂肪细胞分化 miR-34c序列在多个物种间高度保守,生物信息学分析其靶基因的功能发现,其主要参与的信号调控通路包含MAPK、PI3K/AKT和mTOR等,其中多条信号通路与脂肪生成密切相关。过表达miR-34c使分化标志基因PPARγ、FABP4和FASN在mRNA水平极显著下调(P<0.01),蛋白表达的检测结果显示PPARγ和FABP4和FASN被显著下调(P<0.05),表明过表达miR-34c抑制猪肌内前体脂肪细胞分化。  6.双荧光素报告酶验证E2F3和KLF4是miR-34c的靶基因。  7.过表达miR-34c抑制猪肌内脂肪细胞增殖过表达miR-34c抑制了细胞周期蛋白Cyclin B的表达;流式细胞检测结果显示miR-34c过表达组G2期细胞比例增加(P<0.05),S期细胞比例比对照组显著降低(P<0.01);过表达miR-34c显著的抑制了细胞活性(P<0.05)。  总之,本研究系统比较了分离自猪不同部位肌肉的肌内前体脂肪细胞在分化过程中的差异,丰富了调控猪肌内前体脂肪细胞分化的已知miRNA的数量,并完善了对miR-34c生物学功能的全面认识。研究结果对进一步研究miRNA影响猪肌内脂肪沉积性状形成的机制提供了基础。
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