microRNA與豬肌肉發(fā)育

摘 要：MicroRNAs（miRNAs）是一類內(nèi)源性的具有調(diào)控功能的非編碼RNA，成熟的miRNAs可通過(guò)與靶基因的3′UTR結(jié)合，從而發(fā)揮對(duì)靶向基因負(fù)調(diào)控作用。目前，研究人員已經(jīng)證明miRNA在機(jī)體的生長(zhǎng)、發(fā)育、繁殖、分化和凋亡等生理過(guò)程中發(fā)揮重要的作用。豬肌肉發(fā)育的相關(guān)研究備受關(guān)注，豬肌肉的發(fā)育與其他動(dòng)物一樣，受眾多基因的調(diào)控，這些基因的表達(dá)和翻譯同時(shí)受miRNAs的調(diào)控。本文對(duì)miRNAs與豬肌肉發(fā)育的相關(guān)性進(jìn)行了系統(tǒng)的分析，提出miRNAs在豬生產(chǎn)中的研究和應(yīng)用的某些展望。

關(guān)鍵詞：microRNA；肌肉發(fā)育；豬；作用機(jī)制

中圖分類號(hào)：S828.9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1001-0769（2015）04-0065-01

1 miRNA及其作用機(jī)制

1993年，第一個(gè)miRNA被Lee等在C. elegan中發(fā)現(xiàn)，但是當(dāng)時(shí)并沒(méi)有引起普遍關(guān)注，直到2000年Reinhart等在線蟲中發(fā)現(xiàn)第2個(gè)miRNAs才掀起了miRNA研究的熱潮。miRbase數(shù)據(jù)庫(kù)（http：//www.mirbase.org/index.shtml）已公布的miRNAs逐年增加。據(jù)統(tǒng)計(jì)，到2011年，miRbase數(shù)據(jù)庫(kù)公布的miRNA 前體共計(jì)18 226個(gè)，包括168個(gè)物種[1]。

miRNAs基因在RNA聚合酶Ⅱ的作用下形成具有較長(zhǎng)莖環(huán)結(jié)構(gòu)的初級(jí)miRNA，初級(jí)miRNA在Drosha-DGCR 8作用下形成前體miRNA，前體miRNA在Exprotin-5作用下被轉(zhuǎn)運(yùn)出胞核，由胞漿的Dicer剪切成miRNA復(fù)合體， miRNA復(fù)合體靶基因3’翻譯區(qū)（3’UTR）結(jié)合，通過(guò)互補(bǔ)程度引發(fā)靶mRNA的翻譯抑制或降解[2]。

2 miRNA在肌肉發(fā)育中的作用研究

研究表明，miRNA的表達(dá)具有組織特異性，于是人們把肌肉特異性表達(dá)的miRNA命名成myomiR家族，包括miR-1、miR-133、miR-181、miR-214、miR-206、miR-208、miR-21、miR-29、miR-195[3，4]。在肌肉中，MyoD、MEF2、Twist、SRF、和myocardin等轉(zhuǎn)錄因子對(duì)miRNA的表達(dá)起調(diào)節(jié)作用[5]。過(guò)表達(dá)實(shí)驗(yàn)和敲除實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：miR-1可促進(jìn)肌細(xì)胞的分化，miR-133的作用和miR-1的相反，對(duì)肌細(xì)胞的分化起抑制作用。研究人員將miR-1和miR-133注射進(jìn)胚胎，結(jié)果與上面的實(shí)驗(yàn)一致。彭興利用TargetScan、PicTar等靶標(biāo)預(yù)測(cè)網(wǎng)站、DAVID數(shù)據(jù)庫(kù)和GENE ONTOLOGY分析，獲得了miRNA-21的候選靶標(biāo)基因TSC1（Tuberous sclerosis 1）和SMAD7（Smad Family Member 7）。通過(guò)PCR擴(kuò)增獲得針對(duì)兩IE標(biāo)基因設(shè)計(jì)引物，通過(guò)PCR獲得TSC1和SMAD7的3’UTR片段，構(gòu)建得到這兩個(gè)靶向基因的雙熒光素酶驗(yàn)證載體以及相應(yīng)的雙熒光素酶突變載體，然后轉(zhuǎn)染入PIEC和PK15細(xì)胞系中。利用雙熒光素酶檢測(cè)系統(tǒng)分析，初步認(rèn)定TSC1和SMAD7基因均為miRNA-21的靶向基因，并且miRNA-21對(duì)其起下調(diào)的作用。結(jié)合KEGG數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)其通路進(jìn)行分析，推斷出miRNA-21可能通過(guò)與TSC1、SMZD7結(jié)合參與對(duì)mTOR信號(hào)通路和TGF-β信號(hào)通路進(jìn)行調(diào)控，從而影響肌肉增殖分化[6]。

王睿琪篩選到肌肉特異性microRNAs：miR-la、miR-133b和miR-206a，并且運(yùn)用熒光定量方法證實(shí)通城豬種和外來(lái)豬種孕期母豬各組織的肌肉中miR-la、miR-133b和miR-206a表達(dá)豐富，并繪制了通城豬種和外來(lái)豬種生長(zhǎng)發(fā)育的不同時(shí)期，背最長(zhǎng)肌中miRNA的表達(dá)圖譜。通過(guò)生物信息學(xué)預(yù)測(cè)這3個(gè)肌肉特異性miRNAS的潛在靶基因，預(yù)測(cè)發(fā)現(xiàn)miRNA-1對(duì)肌動(dòng)蛋白結(jié)合蛋白1C（CORO1C）間隙連接蛋白（connexin43）（GJAI）、PFTAIRE蛋白激酶l（PFTK1）起調(diào)控作用；miRNA-133b對(duì)脂肪瘤高遷移率蛋白1C融合蛋白（LHFP）起調(diào)控作用；miRNA-206a對(duì)端錨聚合酶（TNKS2）起調(diào)控作用[7]。

3 miRNAs與豬肌肉發(fā)育的關(guān)系

目前，有關(guān)miRNA在動(dòng)物肌肉發(fā)育過(guò)程中的研究主要集中在miRNA直接或間接的調(diào)控肌細(xì)胞的增殖和分化上，研究最廣泛的是rniR-1/206和miR-133a/133b家族，如miR-206能促進(jìn)肌細(xì)胞的分化，miR-133能促進(jìn)肌細(xì)胞的增殖。NAGUIBNEVA等報(bào)道m(xù)iR-181通過(guò)下調(diào)Hox-All的表達(dá)從而影響哺乳動(dòng)物骨骼肌的分化[8]，Winbanks等報(bào)道m(xù)iR-29通過(guò)影響HDAC4的表達(dá)而參與調(diào)節(jié)肌細(xì)胞分化[9]，miR-155在長(zhǎng)白豬和通城豬骨骼肌發(fā)育過(guò)程中表達(dá)存在差異，與豬骨骼肌發(fā)育有關(guān)。在脊椎動(dòng)物中，心肌和骨骼肌特異的轉(zhuǎn)錄本miR-l-l/133a-2和miR-l-2/133a-l被兩個(gè)獨(dú)立的增強(qiáng)子調(diào)控，分別位于上游和內(nèi)含子中。miR-1-l和miR-1-2作用于同一個(gè)mRNA，與miR-206存在4個(gè)核苷酸的差別；miR-133a-l和miR-133a-2相同，與miR-133b有兩個(gè)核苷酸的差別。

4 miRNAs在豬肉生產(chǎn)中的作用

到目前為止，哺乳動(dòng)物特別是產(chǎn)肉家畜miRNA及骨骼肌的生長(zhǎng)發(fā)育基因的表達(dá)調(diào)控的研究才剛剛起步，人們對(duì)miRNA參與骨骼肌生長(zhǎng)發(fā)育調(diào)控的具體機(jī)制尚不清楚。建立產(chǎn)肉家畜的miRNA文庫(kù)，并進(jìn)行靶基因的調(diào)控作用機(jī)制研究十分必要。近年來(lái)，骨骼肌的發(fā)育和分化、發(fā)育階段轉(zhuǎn)換、肌纖維增殖的分子機(jī)制取得了某些突破性的進(jìn)展，相關(guān)的基因不斷被報(bào)道。除了開展分離新的miRNA、鑒定miRNA種類及其表達(dá)規(guī)律等基本研究外，還可以從靶基因與miRNA的互補(bǔ)關(guān)系，從靶基因推測(cè)相關(guān)的miRNA，闡明miRNA的調(diào)控功能及其相應(yīng)的靶基因，不斷地探索骨骼肌生長(zhǎng)和發(fā)育的miRNA與靶向基因的互相作用，充分發(fā)揮miRNA在肌肉發(fā)育、肌肉生長(zhǎng)速度、肉質(zhì)品質(zhì)中的調(diào)控作用，為肉用動(dòng)物產(chǎn)肉性狀的分子改良提供新的思路。

參考文獻(xiàn)：（9篇，略）