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石德顺研究员团队揭示水牛肌肉发育遗传机制取得新进展
 


近日,Molecular Therapy-Nucleic AcidsIF=8.886Top 10%在线发表广西大学动物科技学院石德顺研究员团队完成的题为“Circular RNA circMYBPC1 promotes skeletal muscle differentiation by targeting MyHC”研究论文(全文链接:https://doi.org/10.1016/j.omtn.2021.03.004)。系统介绍了团队在水牛肌肉发育机制方面的取得的重要研究进展,具体研究如下:

水牛具有适应性强、抗病力强、耐粗饲等特点,特别适合我国南方亚热带地区饲养。根据联合国粮农组织(FAO)统计,2020 年全世界存养水牛约2.3 亿头,全球有20 亿人依靠家养水牛所提供的奶肉产品和役力而生活,水牛被FAO 誉为“最具开发潜能”和“养活世界人口最多的大家畜”。我国是世界上第三大水牛养殖国,南方18 省共存栏2744 万头,约占全国牛总存栏数的20%。随着我国农业机械化程度的快速提高,水牛的役用价值逐渐减小,如何开发利用这一庞大的畜种资源,形成独具特色的肉牛业,是国家面临的一个重要课题。因此,充分开发水牛肉用性能,进一步增加牛肉产量,提高牛肉品质,已成为当前水牛育种的重要任务之一。

探究circRNAmiRNA调控肌肉发育的作用机制是当前肉牛繁育的研究热点。本团队首次以广西本地沼泽型水牛为研究对象,以不同发育时期的水牛肌肉样本为研究对象,采用RNA-Seq技术对其进行circRNA测序,发现新非编码RNA-circRNA0007120在成年时期肌肉中高表达,该circRNA全长398 nt,采用RNA-FISH技术发现主要定位于成肌细胞细胞质,在发育过程中随着分化逐渐高表达。提示该转录本可能与成肌细胞分化有关,该circRNA来源于肌凝蛋白结合蛋白基因MYBPC1, 因此将其命名为circMYBPC1, 进一步通过RIPRNA pull down等技术探索circMYBPC1miRNAmRNARBP(RNA Binding Protein)形成机制及功能验证,结果表明:circMYBPC1可以通过吸附miR-23a,减弱miR-23aMyHC基因表达的抑制作用,circMYBPC1可以结合MyHC蛋白,进而增强水牛成肌细胞分化作用;最终小鼠肌损伤实验表明,circMYBPC1还可能促进肌再生机制的发生,最终提出circMYBPC1调控水牛肌肉发育的调控分子机制模型。

该研究工作以广西大学动物科技学院为第一单位。广西大学石德顺研究员和李辉助理教授为本文的共同通讯作者,2020级博士生陈孟杰为本文第一作者。项目得到广西科技重大专项批准号AA17204051);国家自然科学基金资助项目批准号31802043)广西研究生教育创新项目YCSW2019027 YCSW2019028的资助。

石德顺研究员团队一直从事水牛功能基因组与转录组的研究,不仅在测序数据的分析方面积累了丰富的经验,而且在基因功能研究方面建立了一套研究方法,目前已建立了调控牛肌肉发育的非编码RNA,为我国水牛精准肉用选育提供新的分子靶标。近几年,李辉博士专注于水牛三维基因组学研究,探索非编码DNA调控元件对水牛基因转录调控的影响,鉴定并解析了一批影响水牛肌肉发育的调控元件和非编码RNA,同时构建水牛肌肉三维基因转录的精确调控网络,系统揭示水牛肉质发育机理。

 

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