利用CRISPRi干扰MyoG和Myf6基因对牛骨骼肌卫星细胞分化的影响

来源 :东北农业大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:xieyuchun
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骨骼肌的生长发育状况关系到动物的产肉量与肉质。作为成体中的肌源干细胞,骨骼肌卫星细胞(skeletal muscle-derived satellite cells,MDSCs)被广泛应用于骨骼肌发育的体外研究。骨骼肌卫星细胞的增殖分化生物学过程极其复杂,这其中涉及到多种转录因子及细胞信号分子的调控作用。肌肉生长主要依赖于骨骼肌卫星细胞的增殖分化以及进一步的肌纤维长度增加和周径的增粗。肌细胞生成素(myogenin,MyoG)、生肌因子6(myogenic factor 6,Myf6)为生肌调节因子(myogenic regulatory factors,MRFs)家族的重要成员,两者作为骨骼肌发育的重要调控因子在肌肉分化过程中起着举足轻重的作用。另一方面,近来基于CRISPR(clustered regularly interspaced short palindromic repeat)系统开发而来的CRISPR干扰(clustered regularly interspaced short palindromic repeat interference,CRISPRi)技术,由于其能够高效的干扰基因表达,而成为基因功能研究的重要工具。考虑到MyoG、Myf6基因在骨骼肌卫星细胞分化过程中的重要作用,本研究以牛骨骼肌卫星细胞为实验材料,利用CRISPRi干扰技术干扰MyoG、Myf6基因,探究在MyoG、Myf6基因低表达的情况下,肌肉分化相关基因在分化过程中的表达变化,分析总结MyoG、Myf6基因在肌肉分化过程中的作用及相互关系。本研究利用CRISPRi技术分别将构建的MyoG、Myf6基因干扰载体转染牛骨骼肌卫星细胞,并诱导分化,通过Real Time PCR和Western Blot技术筛选获得干扰效率最高的表达载体,以MyoG和Myf6基因高效干扰载体分别进行仅干扰MyoG基因、仅干扰Myf6基因、同时干扰MyoG和Myf6基因,干扰MyoG同时过表达Myf6基因4个细胞处理组,通过免疫荧光观察并统计肌管形成情况,并采用Real Time PCR和Western Blot分别在mRNA和蛋白水平上检测肌肉分化重要功能基因MyoG、Myf6、MYH2、MyoD的表达情况。取得的研究结果如下:(1)干扰MyoG基因后,Myf6基因表达升高,Myf6基因呈现代偿现象,MYH2基因表达降低,MyoD基因表达升高;且MyoG基因干扰效率越高,Myf6基因表达升高的越多,表现出明显的代偿效应;(2)干扰Myf6基因后,MyoG基因表达降低,MYH2基因表达降低,MyoD基因表达升高;(3)同时干扰MyoG和Myf6基因后,MYH2基因表达降低,MyoD基因表达升高;(4)干扰Myf6基因后,MyoG基因未表现出对Myf6基因的代偿效应,MyoG基因表达量反而下降,说明Myf6基因与MyoG基因的代偿作用是单向的而非相互的;(5)干扰MyoG基因后,尽管Myf6基因表现出代偿性的升高,但肌肉分化的标志基因MYH2基因的表达量降低,说明Myf6基因的代偿效应还不足以完全弥补MyoG基因对细胞分化所造成的影响;(6)同时干扰MyoG和Myf6基因后就严重的阻碍了细胞的分化,MYH2基因的表达显著下降,但与单独干扰相比,未表现出叠加效应;(7)无论敲低MyoG或Myf6基因,MyoD基因的表达量均有所增加;(8)干扰MyoG基因同时过表达Myf6基因后,细胞的分化状态仍未得到改善,说明MyoG基因低表达的情况下,Myf6基因表达量提高并不能促进细胞的分化,MyoG在细胞分化中的作用不可替代。这一研究更好地为肌肉发育方面的机制研究提供理论依据,为畜禽肉用性状的基因改造及提高家畜的瘦肉率等生产实践提供参考。
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