豬骨骼肌生長發(fā)育的甲基化和轉(zhuǎn)錄組全景圖 中國農(nóng)科院供圖
近日，中國農(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)計育種創(chuàng)新團隊在豬產(chǎn)肉性狀形成的表觀遺傳研究方面取得重要新進展，相關(guān)研究成果在線發(fā)表于國際期刊《核酸研究》（ Nucleic Acid Research ）。
生豬是我國農(nóng)業(yè)支柱產(chǎn)業(yè)，我國的生豬養(yǎng)殖和豬肉消費量均占全球50%以上，但優(yōu)良種豬核心種質(zhì)依賴進口。因此，培育擁有自主知識產(chǎn)權(quán)、性狀優(yōu)良的種豬是保障我國生豬養(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中發(fā)揮著重要的角色，但是其調(diào)控產(chǎn)肉性狀的機制尚不清楚。
論文通訊作者唐中林介紹，該研究以瘦肉型長白豬為對象，系統(tǒng)繪制了妊娠前33天至出生后180天共27個生長發(fā)育時間點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甲基化位點構(gòu)建了豬骨骼肌生長發(fā)育的分子時鐘。
通過多組學(xué)整合分析，他們揭示了骨骼肌生長發(fā)育過程中DNA甲基化的動態(tài)調(diào)控，鑒定到4萬多個與發(fā)育相關(guān)的甲基化位點，發(fā)現(xiàn)這些位點雖然在啟動子區(qū)域缺失，但在增強子和染色質(zhì)可及區(qū)域高度富集，提示這些DNA甲基化位點在調(diào)控骨骼肌生長發(fā)育中發(fā)揮重要作用。
有意思的是，研究發(fā)現(xiàn)，啟動子和基因區(qū)的甲基化均對胰島素信號通路相關(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)揭示了胰島素信號通路在肌肉發(fā)育過程中的重要調(diào)控機制。
同時，他們發(fā)現(xiàn)IGF2BP3是調(diào)控肌肉生長發(fā)育的一個關(guān)鍵基因。DNA甲基化通過影響轉(zhuǎn)錄因子SP1結(jié)合調(diào)節(jié)IGF2BP3的表達(dá)，進而影響骨骼肌發(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，不僅對動物品種改良具有重要價值，也為人類肌肉相關(guān)疾病的研究提供了寶貴的信息。
該研究得到國家自然科學(xué)基金重點項目、中國農(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)研究重點項目等的資助。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1093/nar/gkaa1203
