Відмінності в циркулюючих мікроРНК між випасом худоби та худобою, що харчується зерном, пов’язані із зміненою експресією внутрішньом’язової мікроРНК, потенційної цільової PTEN та ліпогенних генів

Сусуму Муроя

1 Відділ досліджень продуктів тваринного походження, Інститут тваринництва і пасовищ NARO, Цукуба, Ібаракі, Японія

Масахіро Шибата

2 Відділ досліджень тваринництва та управління дикою природою, сільськогосподарський центр Західного регіону NARO, Охда, Сімане, Японія

Масаюкі Хаясі

3 Відділ досліджень фізіології тварин та харчування, Інститут тваринництва і пасовищ NARO, Цукуба, Ібаракі, Японія

Міка Ое

Коїчі Одзіма

Задумав і спроектував експерименти: SM.

Виконували експерименти: SM MS.

Проаналізовано дані: SM MO.

Внесені реагенти/матеріали/інструменти аналізу: SM MS MH KO.

Написав папір: SM.

Пов’язані дані

Усі відповідні дані містяться в роботі. Дані необроблених масивів зберігались у базі даних Національного центру біотехнологічної інформації (NCBI) Gene Expression Omnibus (GEO) і доступні через номер підключення GEO серії GSE81946 (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/geo).

Анотація

Вступ

МікроРНК (miРНК) є висококонсервативними, некодуючими малі РНК, які регулюють експресію генів-мішеней у різних біологічних процесах у рослин і тварин [1]. Зріла miРНК генерується шляхом обробки з початкової транскрипту (pri-miRNA) через pre-miRNA і розпізнає свої цільові гени як компонент РНК-індукованого мовчазного комплексу (RISC), що призводить до деградації або дестабілізації мРНК. Приблизно 30% генів, що кодують білок, перебувають під регуляцією мікроРНК [2].

Системи годівлі великої рогатої худоби та харчові поживні речовини впливають на фізіологічні та гістологічні властивості м’язів, а також на продуктивність росту. Порівняно з м’язами домашньої худоби, м’яси худоби, що пасеться, потенційно мають різні фізіологічні властивості та хімічний склад, включаючи жирні кислоти та м’язові білки, через переривчасті рухи, пов’язані з випасом худоби, що призводить до змін у подальшій якості м’яса. Японську чорну (JB; оригінальна порода великої рогатої худоби Wagyu) великої рогатої худоби зазвичай годують збагаченим зерном концентратом у скотарних господарствах з метою просування їх генетично вищого внутрішньом'язового жирового депо (МВФ), що робить яловичину ніжною і надає яловичині JB високу мармуровість так цінується. Таким чином, поступово досліджувались відмінності у зростанні м’язів та відкладенні МВФ внаслідок різних систем харчування.

Зокрема, молекулярні механізми, що лежать в основі депо МВФ у різних умовах годівлі, включаючи склад дієти, були зосереджені на експресії адипогенних та міогенних генів [20,21]. Longissimus lumborum (LL) та ST м’язи худоби, що пасеться на пасовищі, демонструють нижчий вміст ліпідів, що піддаються екстракції, та експресію адипогенного PPARG та CCAAT-підсилювача, що зв’язує білок α (CEBPA), ніж ті, що розміщені у великої рогатої худоби [22]. Структура експресії PPARG та CEBPA у внутрішньом’язовій жировій тканині вища у великої рогатої худоби, яка отримує високий концентрат, ніж у тих, хто годується низьким концентратом [21], що вказує на те, що співвідношення грубих кормів/концентратів у харчових продуктах впливає на специфічні відмінності депозиту жиру депо жиру в адипогенній експресії генів. Тому спокусливо висловити гіпотезу про те, що вплив дієти та умов харчування на міогенну та адипогенну експресію генів регулюється мікроРНК, як це передбачається різницею в мікроРНК між підшкірним та вісцеральним жиром [18]. Розуміння потенційних ролей мікроРНК у розвитку м’язів та жирової тканини дасть нові уявлення про молекулярні основи виробництва яловичини та показники якості м’яса.

Більше того, циркулюючі міРНК (c-miРНК), які розглядаються як потенційні показники захворювань та фізіологічних станів, також потенційно пов'язані з фізіологією м'язів та експресією генів, як було запропоновано раніше [23,24]. Аналогічним чином, використання c-miРНК як маркера моніторингу може сприяти управлінню та покращенню кращого виробництва яловичини. Тим не менше, вплив дієти та умов годівлі на c-miРНК у м'ясної худоби ніколи не досліджувався, за винятком ефекту випасу худоби [24].

Отже, у цьому дослідженні ми мали на меті визначити (1) c-miРНК, на які впливають відмінності між випасом худоби та поголів’ям худоби JB у приміщенні, використовуючи метод підготовки позаклітинних пухирців (EV) із плазми [24], та ( 2) м’язові мікроРНК, що беруть участь у регулюванні експресії генів, пов’язаної з якістю м’яса м’яса. Застосований тут стан годівлі зерна призводить до вищого депо МВФ у м’язах великої рогатої худоби, ніж стан випасу [22]. Крім того, ми обговорюємо, як зміни c-miРНК пов'язані з експресією мікроРНК скелетних м'язів, щоб зрозуміти потенційний вплив як м'язової, так і циркулюючої miRNA на експресію генів яловичини великої рогатої худоби, пов'язаної з якістю м'яса.