シャロレー×ホルスタインF交配雄牛の筋肉内脂肪に関連するmiRNA-遺伝子ターゲットの発現の違い

Differentially Expressed miRNA-Gene Targets Related to Intramuscular Fat in Musculus Longissimus Dorsi of Charolais × Holstein F-Crossbred Bulls.

• Bilal Ahmad Mir
• Henry Reyer
• Katrin Komolka
• Siriluck Ponsuksili
• Christa Kühn
• Steffen Maak

抄録

筋肉内脂肪（IMF）は、味とジューシーさに関連する肉質の指標です。IMF の沈着は、遺伝的要因と非遺伝的要因の影響を受け、脂肪形成の転写的に調整されたプロセスを経て起こります。マイクロRNA（miRNA）は、脂質代謝や脂肪形成を含む重要な生物学的プロセスの転写調節因子である。しかし、ウシにおいては、miRNAのプロファイリングと遺伝的パラメータのみで制御される筋肉内脂肪量の発散との関連については、これまでに限られたデータしか報告されていない。本研究では、IMF が高い牛と低い牛の F 交配牛（チャロレー×ジャーマン・ホルスタイン）の筋肉長筋背骨における miRNA の発現パターンを特定し、特徴を明らかにするために、マイクロアレイ実験を行った。アップレギュレーションされた33個とダウンレギュレーションされた5個を含む、合計38個の異なる発現を示すmiRNA（DE miRNA）が報告された（補正値≦0.05、FC≧±1.2）。DE miRNAのうち、アップレギュレーションされたmiR-105a/b、miR-695、miR-1193、miR-1284、miR-1287-5p、miR-3128、miR-3178、miR-3910、miR-4443、miR-4445、miR-4745、ダウンレギュレーションされたmiR-877-5p、miR-4487、miR-4706は、新規な脂肪沈着調節因子として同定された。さらに、DE miRNAを、標的予測ツールや共発現ネットワーク、Gene Ontology（GO）やKyoto Encyclopedia of Genes and Genomes（KEGG）エンリッチメントなど、複数のバイオインフォマティクス手法を用いて、同一サンプルから以前に同定された差異発現遺伝子（DEG）や予測標的遺伝子と一緒に解析した。その結果、ウシ筋肉内脂肪形成に関連するDE miRNAとその遺伝子標的を同定し、さらなる機能研究の基礎を提供した。

Intramuscular fat (IMF) is a meat quality indicator associated with taste and juiciness. IMF deposition, influenced by genetic and non-genetic factors, occurs through a transcriptionally coordinated process of adipogenesis. MicroRNAs (miRNAs) are transcriptional regulators of vital biological processes, including lipid metabolism and adipogenesis. However, in bovines, limited data on miRNA profiling and association with divergent intramuscular fat content, regulated exclusively by genetic parameters, have been reported. Here, a microarray experiment was performed to identify and characterize the miRNA expression pattern in the Musculus longissimus dorsi of F-cross (Charolais × German Holstein) bulls with high and low IMF. A total of 38 differentially expressed miRNAs (DE miRNAs), including 33 upregulated and 5 downregulated (corrected -value ≤ 0.05, FC ≥ ±1.2), were reported. Among DE miRNAs, the upregulated miRNAs miR-105a/b, miR-695, miR-1193, miR-1284, miR-1287-5p, miR-3128, miR-3178, miR-3910, miR-4443, miR-4445 and miR-4745, and the downregulated miRNAs miR-877-5p, miR-4487 and miR-4706 were identified as novel fat deposition regulators. DE miRNAs were further analyzed, along with previously identified differentially expressed genes (DEGs) from the same samples and predicted target genes, using multiple bioinformatic approaches, including target prediction tools and co-expression networks, as well as Gene Ontology (GO) and Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG) enrichment. We identified DE miRNAs and their gene targets associated with bovine intramuscular adipogenesis, and we provide a basis for further functional investigations.