豬骨骼肌生長(zhǎng)發(fā)育的甲基化和轉(zhuǎn)錄組全景圖 中國(guó)農(nóng)科院供圖
近日，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院（深圳）農(nóng)業(yè)基因組研究所豬基因組設(shè)計(jì)育種創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)在豬產(chǎn)肉性狀形成的表觀遺傳研究方面取得重要新進(jìn)展，相關(guān)研究成果在線(xiàn)發(fā)表于國(guó)際期刊《核酸研究》（ Nucleic Acid Research ）。
生豬是我國(guó)農(nóng)業(yè)支柱產(chǎn)業(yè)，我國(guó)的生豬養(yǎng)殖和豬肉消費(fèi)量均占全球50%以上，但優(yōu)良種豬核心種質(zhì)依賴(lài)進(jìn)口。因此，培育擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、性狀優(yōu)良的種豬是保障我國(guó)生豬養(yǎng)殖業(yè)可持續(xù)健康發(fā)展的關(guān)鍵，而揭示產(chǎn)肉性狀的遺傳機(jī)制是品種改良的基礎(chǔ)。
表觀遺傳，如DNA甲基化等在生命活動(dòng)中發(fā)揮著重要的角色，但是其調(diào)控產(chǎn)肉性狀的機(jī)制尚不清楚。
論文通訊作者唐中林介紹，該研究以瘦肉型長(zhǎng)白豬為對(duì)象，系統(tǒng)繪制了妊娠前33天至出生后180天共27個(gè)生長(zhǎng)發(fā)育時(shí)間點(diǎn)的骨骼肌全基因組甲基化和轉(zhuǎn)錄組圖譜，并基于關(guān)鍵DNA甲基化位點(diǎn)構(gòu)建了豬骨骼肌生長(zhǎng)發(fā)育的分子時(shí)鐘。
通過(guò)多組學(xué)整合分析，他們揭示了骨骼肌生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中DNA甲基化的動(dòng)態(tài)調(diào)控，鑒定到4萬(wàn)多個(gè)與發(fā)育相關(guān)的甲基化位點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)這些位點(diǎn)雖然在啟動(dòng)子區(qū)域缺失，但在增強(qiáng)子和染色質(zhì)可及區(qū)域高度富集，提示這些DNA甲基化位點(diǎn)在調(diào)控骨骼肌生長(zhǎng)發(fā)育中發(fā)揮重要作用。
有意思的是，研究發(fā)現(xiàn)，啟動(dòng)子和基因區(qū)的甲基化均對(duì)胰島素信號(hào)通路相關(guān)基因表達(dá)起抑制作用，該發(fā)現(xiàn)首次從甲基化角度系統(tǒng)揭示了胰島素信號(hào)通路在肌肉發(fā)育過(guò)程中的重要調(diào)控機(jī)制。
同時(shí)，他們發(fā)現(xiàn)IGF2BP3是調(diào)控肌肉生長(zhǎng)發(fā)育的一個(gè)關(guān)鍵基因。DNA甲基化通過(guò)影響轉(zhuǎn)錄因子SP1結(jié)合調(diào)節(jié)IGF2BP3的表達(dá)，進(jìn)而影響骨骼肌發(fā)育，表明IGF2BP3可以作為豬產(chǎn)肉性狀改良新的候選基因。
該成果對(duì)挖掘產(chǎn)肉性狀關(guān)鍵功能基因具有重要意義，并為豬產(chǎn)肉性狀的遺傳改良提供重要理論基礎(chǔ)。據(jù)悉，這是目前動(dòng)物中最系統(tǒng)的肌肉甲基化和轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)集，不僅對(duì)動(dòng)物品種改良具有重要價(jià)值，也為人類(lèi)肌肉相關(guān)疾病的研究提供了寶貴的信息。
該研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目、中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技創(chuàng)新工程、廣東省基礎(chǔ)與應(yīng)用基礎(chǔ)研究重點(diǎn)項(xiàng)目等的資助。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1093/nar/gkaa1203
