English文献解读|BMC Genomics（4.547）：广灵驴不同肌内脂肪含量的背最长肌组织的转录组学分析
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论文ID
原名：Comparative transcriptome analysis of longissimus dorsi tissues with different intramuscular fat contents from Guangling donkeys
译名：广灵驴不同肌内脂肪含量的背最长肌组织的转录组学分析
期刊：BMC Genomics
影响因子：4.547
发表时间：2022.9. 9
DOI号：10.1186/s12864-022-08857-2
背 景
肌内脂肪（IMF）是瘦肉脂肪比的重要指标，直接影响到肉的嫩度和多汁性。目前，影响驴品种间IMF含量的潜在分子变异尚不清楚。本研究根据广灵驴背最长肌IMF含量分为高脂组（H）和低脂组（L），采用RNA-seq技术对两组广灵驴的背最长肌组织进行转录组分析，通过对差异表达基因（DEGs）及其相关通路的分析，探讨不同驴种间IMF含量差异的调控机制。研究结果为广灵驴的遗传育种提供了理论依据。
实验设计
结 果
01
L组和H组的差异表达基因（DEGs）
30头广灵驴背最长肌中IMF含量在2.23 ~ 9.00% (表1)。对IMF含量最低的3头广灵驴（L组）和最高的3头广灵驴（H组）的背最长肌组织进行测序，筛选了超5645万个clean reads用于后续分析（表2）。H组和L组之间的基因密度分布几乎相同，无显著差异（图1A）。与L组相比，在H组中，共筛选出167个DEGs，103个上调，64个下调（图1B，C）。聚类分析表明两组的基因表达模式存在显著差异（图1D）。
表1 肌内脂肪测定
表2基因表达水平和聚类分析
图1 H与L组基因差异表达分析
02
DEGs的GO、KEGG、PPI分析
GO分析表明，DEGs显著富集的生物过程（BP）类目为细胞间粘附、脂肪细胞分化调节、平滑肌细胞分化、细胞对脂质的应答和中性脂质代谢过程等；显著富集的细胞组分（CC）类目为脂滴和肌动蛋白细胞骨架；显著富集的分子功能（MF）类目为蛋白激酶C结合、羧酸结合、有机酸结合、甘油三酯生物合成过程、脂肪酸应答和酰基甘油代谢过程（图2）。主要富集在免疫效应过程、对外部刺激反应的调节、细胞间粘附、细胞活化的调控、氨基酸结合、L -氨基酸跨膜转运蛋白活性、蛋白激酶C结合、羧酸结合、有机酸结合、脂滴和肌动蛋白细胞骨架（图2）。表明DEGs与细胞发育和脂肪代谢密切相关。
KEGG富集分析显示，DEGs主要富集在花生四烯酸代谢、HIF-1信号通路、果糖和甘露糖代谢、甘油磷脂代谢、AMPK信号通路（图3、表3）。表明DEGs可能通过葡萄糖和脂肪代谢途径影响背最长肌IMF含量。
脂肪代谢相关DEGs的PPI分析显示， ITGAL、TIMP4、SCD、DGAT2、DGKA、HMOX1和CIDEA可能在IMF沉积中发挥重要作用（图4）。基于最大团中心性（MCC）评分， SCD、LEPR、CIDEA、DLK1、DGAT2、ITGAL、HMOX1、WNT10B和DGKA为最重要的基因节点（图5）。
图2 DEGs的GO富集分析
图3 DEGs的KEGG分析气泡图
表3 DEGs部分显著富集的KEGG通路
图4 DEGs蛋白互作图
图5 DEGs蛋白互作核心网络图
03
qRT-PCR验证DEGs
DGAT 2、SCD、LEPR、DLK 1、WNT 10 B、CIDEA和DGKA的qRT-PCR验证结果与测序数据趋势一致，相关系数为0.992（R2 = 0.984），表明测序结果可靠（图6A和B）。
图6 DEGs的qRT-PCR验证
04
新基因与选择性剪接（AS）的预测
测序共获得887个新基因，386个基因获得了注释信息 (图7A）。通过预测新基因的编码潜力，获得了484个mRNA和403个lncRNA及其对应的起始位置（图7B）。鉴定出了31333个AS位点，缺失外显子（SE）型占AS位点的75%（图7C）。表明SE在广灵驴背最长肌中的存在率较高，可能与IMF沉积有关。
图7 不同数据库中新基因的数量
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结 论
本研究使用RNA-seq技术比较L和H组肌肉转录组的差异,共筛选出167个DEGs，GO分析表明，DEGs在脂肪细胞分化、脂质合成和中性脂质代谢等多个生物学过程和途径中富集。KEGG信号通路分析表明，花生四烯酸代谢、HIF-1信号通路、果糖和甘露糖代谢、甘油磷脂代谢和AMPK信号通路参与了脂质沉积。PPI分析显示，SCD、LEPR、CIDEA、DLK1、DGAT2、ITGAL、HMOX1、WNT10B和DGKA，在脂肪细胞分化和脂肪形成中具有重要作用。本研究加深了对广灵驴IMF沉积相关基因调控和蛋白表达的理解，为后续的分子育种研究奠定了基础。
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