近日,南京農業大學三亞研究院/動物科技學院王鋒教授團隊在山羊骨骼肌發育的表觀遺傳調控機制研究中取得重要進展,成果先后發表在Cellular And Molecular Life Sciences、International Journal of Biological Macromolecules、Meat Science和Journal of Cellular Physiology等國際主流學術期刊上。該研究較為系統的揭示了m6A修飾在山羊骨骼肌發育中的調控作用及機制,不僅豐富了表觀遺傳調控肌肉發育的理論,也為促進肉羊育種和生長調控提供重要參考價值。
我國是全球最大的羊肉生產和消費國,羊存欄量達3.26億(其中山羊約1.35億只),但并不是養羊強國。盡管山羊品種資源豐富,但普遍存在生長緩慢、產肉性能偏低等問題,缺乏優質肉用品種已成為影響當前我國山羊產業高質量發展的重要瓶頸。骨骼肌的生長發育與羊肉的產量和品質密切相關,深入探究山羊骨骼肌生長發育的調控機理,挖掘骨骼肌生長發育相關的分子遺傳標記,有助于加快優質肉用山羊新品種培育。
N6-甲基腺嘌呤(N6-methyladenosine,m6A)修飾介導的轉錄后調控是當前研究骨骼肌發育調控機制的熱點。近年來,王鋒教授團隊系統地研究了m6A修飾調控山羊骨骼肌肌纖維形成的分子機制,并取得重要進展,具體研究如下:
m6A是一種由m6A甲基轉移酶(METTL3、METTL14和WTAP等)和去甲基化酶(FTO和ALKBH5)動態調節的RNA表觀修飾,可在識別蛋白(YTHDF1/2/3、YTHDC1/2和IGF2BP1/2/3等)介導下通過調控RNA加工與代謝,參與各類生物學過程。王鋒教授團隊通過對山羊骨骼肌肌纖維形成關鍵階段(齡胎75天和新生)的背最長肌進行RNA-seq測序,發現3個差異表達的m6A識別蛋白,分別為YTHDF2、IGF2BP1和IGF2BP3,暗示它們可能參與m6A修飾在山羊骨骼肌發育過程中的調控。利用本團隊建立的體外山羊成肌細胞分化模型,通過一系列功能研究,進一步揭示了YTHDF2和IGF2BP1介導m6A修飾調控山羊骨骼肌肌纖維形成的作用機制:
YTHDF2通過識別STK11 mRNA-5′UTR的m6A修飾以及pre-miR378/378-5P和pre-miR-503-5p的m6A修飾,并與微處理器復合物(AGO2、DICER1和TARBP2)互作,促進STK11 mRNA的降解以及pre-miR378/378-5P和pre-miR-503-5P的成熟來激活mTOR通路,進而驅動成肌分化(International Journal of Biological Macromolecules,2023,2025;Cellular And Molecular Life Sciences,2024);
IGF2BP1能識別FGFR1 mRNA的m6A修飾,維持FGFR1 mRNA的穩定性,并促進其翻譯,進而激活ERK通路促進山羊成肌細胞增殖,而抑制其分化(International Journal of Biological Macromolecules,2024)。該項研究首次證實了YTHDF2介導m6A修飾的pre-miRNA成熟調控成肌分化,并強調了YTHDF2和IGF2BP1在山羊骨骼肌肌纖維形成過程中的重要調節作用,為深入理解m6A修飾如何轉錄后調控山羊骨骼肌發育提供新見解。
同時,本團隊對新生和成年兩階段山羊各部位肌肉(腓腸肌、臂四頭肌、臀肌、背最長肌)的肌纖維類型組成進行比對分析,發現四個部位肌肉的肌纖維均以II型(快肌纖維)為主,且隨著年齡增長而變化,其中腓腸肌和臂二頭肌中II型肌纖維占比隨年齡增長而升高,而臀肌和背最長肌則與之相反,初步揭示了山羊骨骼肌發育過程中肌纖維類型轉化規律(Meat Science,2023)。另外,團隊發現環狀RNA circUSP13能促進山羊肌管中慢肌球蛋白重鏈(MyHC-slow)表達,而抑制快肌球蛋白重鏈(MyHC-fast)表達。進一步機制研究表明,circUSP13通過MAPK/ERK信號通路促進山羊骨骼肌中快肌纖維向慢肌纖維轉變(Journal of Cellular Physiology,2024)。這些研究結果為解析山羊骨骼肌肌纖維類型轉化分子機制提供新見解。
上述研究工作所發表論文,以南京農業大學三亞研究院/動物科技學院為第一單位,王鋒教授、樊懿萱高級實驗師為通訊作者,鄧凱平副教授、劉志鵬博士、蘇亞龍碩士和張真博士為相應論文的第一作者或共同第一作者。上述研究工作得到國家重點研發計劃項目(2021YFD1200902)、國家自然科學基金(32202638)、江蘇省自然科學基金((BK20221018)、中國博士后面上基金(2022M721649)、中央高校基本科研項目(KYQN2023004)和海南省揭榜掛帥項目(B21HJ1003)的資助。
閱讀次數:1940
【 轉載本網文章請注明出處 】