猪骨骼肌来源成肌和成脂细胞分化差异的分子机制

发布时间：2019-07-20 12:18

【摘要】：肌肉组织中成肌-成脂平衡的控制与畜禽肉品质和人类疾病息息相关,本论文通过四个试验探讨了猪骨骼肌来源成肌和成脂细胞分化差异的分子机制。(1)试验一采用差速贴壁法获得猪骨骼肌来源成肌和成脂细胞,采用流式细胞术研究两种细胞的细胞表面抗原特性,并采用组织化学及荧光定量PCR的方法研究其在诱导作用下成肌和成脂分化潜能。结果表明,成肌和成脂细胞的表面抗原特征为CD29+/CD90+/CD34-,证明了两种细胞的间充质来源。快速贴壁细胞具有成脂分化能力但不能成肌分化,是成脂细胞,慢速贴壁细胞有成肌分化能力但不能成脂分化,是成肌细胞(2)试验二研究了两种细胞表达谱的差异,旨在从转录水平上探讨影响成肌和成脂细胞分化方向不同的分子机制。本研究鉴定到448个差异基因(Differemtially expressed genes,DEGs)(FDR0.05和|log2FC|≥1),与成脂细胞相比,成肌细胞中358个基因上调,90个基因下调。基于差异基因进行功能富集分析,KEGG分析表明,显著富集的信号通路包含在细胞环境信息处理、细胞过程、生物系统、代谢和人类疾病等方面。细胞分化相关的基因PDGFRα、TGFA3、ITGB6、MLCK和MLC是联系细胞微环境和细胞过程的枢纽。本研究首次发现成肌细胞内Ca2+-MLCK和RHO-DMPK两个信号途径上调,并上调MLC,介导细胞骨架的重塑,参与调控成肌和成脂分化的差异。(3)试验三旨在探讨DNA甲基化修饰对成肌和成脂细胞基因表达模式差异的调控作用。本研究构建了成肌和成脂细胞的甲基化图谱,共鉴定11,361个差异甲基化区域(Differentially methylated regions,DMRs)(FDR0.05,δ0.03),与成脂细胞相比,在成肌细胞中 5,372(47.3%)个DMRs甲基化程度高、5,989(52.7%)个DMRs甲基化程度低,所有DMRs对应5,333个基因,其中包括与细胞成肌和成脂分化相关的重要转录因子。DNA甲基化数据与基因表达谱数据联合分析结果表明,153个基因表达变化的同时甲基化也发生变化,其中酪氨酸激酶受体(FGFR2、FGFR4、MET和PDGFRa)和细胞外基质受体(/TGA49)是联系胞内信号和胞外信号的枢纽分子,本研究推测DNA甲基化可能影响基因表达模式进而介导猪骨骼肌来源成肌和成脂细胞的差异分化。(4)试验四旨在探讨转录因子(Transcription factors,TFs)表达及其结合位点甲基化的变化对成肌和成脂细胞分化差异的影响。本研究分析了成肌和成脂细胞中的TFs,在成肌细胞中成肌特异性转录因子MYF5、MYOD1、MYOG、MEF2C、SIX1和SIX2表达量高;在成脂细胞中成脂特异性转录因子C/EBPα、PPARγ、ZNF423和EBF2表达量高。对DMRs进行转录因子结合位点(Transcription factors binding sites,TFBSs)分析发现,TFBSs甲基化状态在成肌和成脂细胞之间存在差异,值得注意的酪氨酸激酶受体(FGFR2、PDGFRα和MET)和细胞表面钙离子通道ATP2B3的DMRs存在成肌(MYOD1和MYOG)和成脂(KLF5和PPAG)特异性转录因子的结合位点。上述结果表明转录因子表达及其结合位点甲基化的变化可能影响猪肌肉成肌和成脂细胞分化的差异。综上所述,本研究揭示了细胞成肌和成脂分化调节的机制是多渠道的,包括DNA甲基化修饰介导的成肌和成脂特异性转录因子与其靶基因的结合和转录因子表达水平,差异地调节了两种细胞基因表达模式,进而导致了细胞成肌和成脂分化方向的差异,并最终影响了骨骼肌发育过程中成肌-成脂的平衡。
【图文】：

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【学位授予单位】：中国农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S828

【参考文献】

相关期刊论文 前3条

1 Ning Shi;Shi-You Chen;;From nerve to blood vessel:a new role of Olfm2 in smooth muscle differentiation from human embryonic stem cell-derived mesenchymal cells[J];The Journal of Biomedical Research;2015年04期

2 Anne Seifert;David F Werheid;Silvana M Knapp;Edda Tobiasch;;Role of Hox genes in stem cell differentiation[J];World Journal of Stem Cells;2015年03期

3 DONG ZhiCheng;CHEN Yan;;Transcriptomics:Advances and approaches[J];Science China(Life Sciences);2013年10期

相关博士学位论文 前1条

1 王海飞;猪外周血单核细胞抗病毒反应的转录组及全基因组DNA甲基化调控研究[D];中国农业大学;2016年

本文编号：2516725