近日,Molecular Therapy-Nucleic Acids(IF=8.886;Top 10%)在线发表beat365官方网站登录入口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circRNA和miRNA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RIP、RNA pull down等技术探索circMYBPC1与miRNA、mRNA、RBP(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-23a对MyHC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beat365官方网站登录入口动物科技学院为第一单位。beat365官方网站登录入口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库,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。