豬作為主要的肉類來源和人類疾病的理想模型,其肌肉發(fā)育研究對(duì)于農(nóng)業(yè)和生物醫(yī)學(xué)都至關(guān)重要。商業(yè)品種(commercial breeds,瘦肉型)和本土品種(indigenous breeds,肥胖型)之間在肌肉生長(zhǎng)上存在顯著的表型差異,為鑒定肌肉發(fā)育中的關(guān)鍵基因和通路提供了絕佳模型。盡管已經(jīng)在轉(zhuǎn)錄水平上對(duì)豬肌肉進(jìn)行了廣泛的測(cè)序研究,但針對(duì)轉(zhuǎn)錄后調(diào)控,尤其是表觀遺傳修飾的高通量測(cè)序研究仍然較少。m6A作為真核生物mRNA中最豐富的轉(zhuǎn)錄后修飾,幾乎調(diào)控mRNA代謝的所有方面,包括轉(zhuǎn)錄、pre-mRNA處理、翻譯和降解。m6A修飾由一組“writers”酶復(fù)合體催化,包括甲基轉(zhuǎn)移酶樣3(METTL3)、METTL14、Wilms腫瘤相關(guān)蛋白(WTAP)和ZC3H13。m6A修飾可以由“erasers”酶如FTO和ALKBH5動(dòng)態(tài)可逆。m6A修飾通過多種機(jī)制促進(jìn)mRNA翻譯。在mRNA穩(wěn)定性調(diào)控方面,m6A主要通過YTHDF2促進(jìn)mRNA降解。近期研究發(fā)現(xiàn)m6A的替代作用,即IGF2BP蛋白介導(dǎo)其增強(qiáng)mRNA穩(wěn)定性和保守功能。
近日,湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院畜牧獸醫(yī)研究所助理研究員顧浩博士為第一作者、湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院畜牧獸醫(yī)研究所/湖北省洪山實(shí)驗(yàn)室畢延震研究員和中國(guó)科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)研究所印遇龍?jiān)菏繛楣餐ㄓ嵲凇?span>cells》雜志發(fā)表了題為“N6-Methyladenosine RNA Modification Regulates the Differential Muscle Development in Large White and Ningxiang Pigs”的研究論文,研究了N6-甲基腺苷(m6A)RNA修飾在大約克豬(Large White, LW)和寧鄉(xiāng)豬(Ningxiang, NX)肌肉發(fā)育差異中的調(diào)控作用。研究通過MeRIP-seq技術(shù)揭示了m6A甲基化模式,并發(fā)現(xiàn)m6A修飾在肌肉細(xì)胞發(fā)育、肌原纖維、細(xì)胞周期和磷酸酶調(diào)節(jié)活性等方面對(duì)肌肉發(fā)育的新生兒階段具有調(diào)控作用。特別地,研究指出m6A修飾通過YTHDF2依賴性方式加速了特定肌肉特異性跨膜蛋白WFS1降解,并鑒定出一個(gè)單核苷酸多態(tài)性(SNP)位點(diǎn)C21551T,該位點(diǎn)在WFS1基因的最后一個(gè)外顯子中,導(dǎo)致LW和NX豬中WFS1表達(dá)水平的差異。深圳易基因科技為本研究提供MeRIP-seq技術(shù)服務(wù)。
本研究鑒定了大約克豬(Large White, LW)和寧鄉(xiāng)豬(Ningxiang, NX)不同品種新生仔豬肌肉發(fā)育過程中的差異表達(dá)基因,并通過MeRIP-seq繪制了m6A甲基化模式。研究結(jié)果表明,m6A修飾在肌肉發(fā)育的新生仔豬階段調(diào)控肌肉細(xì)胞發(fā)育、肌原纖維、細(xì)胞周期和磷酸酶調(diào)節(jié)活性。且LW和NX豬中差異表達(dá)基因主要富集在參與蛋白質(zhì)合成通路中。對(duì)MeRIP-seq和RNA-seq數(shù)據(jù)進(jìn)行聯(lián)合分析,共鑒定出27個(gè)差異表達(dá)且m6A修飾基因。還鑒定出一種典型的肌肉特異性包膜跨膜蛋白WFS1,在LW和NX豬中通過m6A修飾被差異調(diào)控,進(jìn)一步揭示了m6A修飾以YTHDF2依賴方式加速了WFS1降解。最后鑒定了WFS1最后一個(gè)外顯子中的C21551T導(dǎo)致m6A甲基化變化,從而影響LW和NX豬中的WFS1表達(dá)水平差異。本研究對(duì)NX和LW豬在新生仔豬肌肉發(fā)育期間的m6A修飾進(jìn)行了全面分析,并闡明了m6A修飾對(duì)這兩個(gè)品種WFS1差異表達(dá)的調(diào)控機(jī)制。