Identificarea genelor cheie și a mecanismelor moleculare asociate cu producția scăzută de ouă a broilerului
Abstract
fundal
Supraalimentarea reduce performanța de ouat la găinile de reproducție pentru pui, care este asociată cu obezitatea, steatoza hepatică și inflamația sistemică. Pentru a dezlega mecanismele subiacente care guvernează efectul regimurilor de hrănire asupra metabolismului energetic și a producției de ouă, a fost efectuată o abordare transcriptomică pentru screeningul genelor exprimate diferențial (DEG) în țesuturile ovarelor, hepatice și adipoase ale puii broiler sub libere și hrănirea restricționată.
Rezultate
A arătat că 289, 388 și 204 DEG au fost identificate în adipos, ficat și respectiv ovar. Aceste DEG-uri s-au îmbogățit semnificativ în calea fagozomilor, transportul lipidelor, activitatea și activitatea rezervorului de nutrienți în ovar; biosinteza hormonului steroid și metabolismul xenobioticelor prin căile citocromului P450 în țesutul adipos; și căile metabolice, receptorul activat al proliferatorului peroxizomului (PPAR) și calea de semnalizare Jak-STAT în ficat. Receptorul de estrogen 1, identificat ca unul dintre hub-urile importante prin construirea unei rețele PPI, a fost reglat în grupul ad libitum, ceea ce ar face ca mai multe apolipoproteine să fie transferate în ovar.
Concluzii
Expresie înaltă a VTG-uri, APOB, CYBB și CTSS în ovar ar induce excesul de depozit lipidic, stresul oxidativ și deteriorarea potențială a ovulației. Rezultatele noastre contribuie la înțelegerea efectelor regimurilor de hrănire asupra reglării metabolice în timpul producției de ouă de găini de reproducție pentru pui și oferă, de asemenea, noi dovezi ale reglării metabolice din procesele integrate de mai multe țesuturi.
fundal
Scopul acestei cercetări a fost investigarea genelor și a reglementărilor acestora în ceea ce privește capacitatea de reproducere dependentă de nutriție a crescătorilor de pui de carne de la întregul nivel al transcriptomului. În acest studiu, profilurile de expresie ale țesutului ovar, hepatic și adipos au fost investigate între ad libitum și găini broiler cu hrană limitată utilizând tehnologia ARN-seq. Rezultatele descrise aici vor oferi un avans semnificativ în cunoștințele noastre despre relația dintre aportul de hrană, metabolismul lipidic și funcția ovariană la găinile broiler.
Rezultate
Profiluri de expresie genică
Am analizat sistematic datele secvențiale din 18 probe, care au inclus 3 țesuturi (adipos, hepatic și ovar) de la 6 găini (3 găini din grupul ad libitum și 3 găini din grupul de hrănire restricționată). În medie, 367,3 milioane de citiri brute au fost detectate în 6 probe din fiecare țesut. După filtrare, aproximativ 81% citiri curate în fiecare probă au fost mapate la genomul Gallus_gallus-5.0 și au fost utilizate pentru analiza ulterioară a expresiei genice. Au existat aproximativ 80% citiri în mod unic și 1% multiple aliniate la genom în fiecare probă (Tabelul 1). În medie, au fost detectate expresia a 12.382, 13.157 și 10.651 gene din țesuturile adipoase, ovare și hepatice, stabilind pragul pentru numărul de citiri al fiecărei gene peste 1 număr pe milion în fiecare probă, cel puțin un grup de tratament. Toate aceste gene exprimate au fost utilizate pentru analiza expresiei diferențiale.
Gene exprimate diferențial
Genele de expresie diferențială au fost analizate între grupul de hrănire ad libitum și restrâns în 3 țesuturi (FDR Fig. 1
Ontologia genică și adnotarea funcțională a DEG-urilor
Pe baza adnotării DEGs, analiza îmbogățirii fiecărui țesut din termenii GO ai procesului biologic și calea KEGG au fost rezumate în Fig. 2 și fișierul suplimentar 4: Tabelul S4, setarea pragului la FDR Fig. 2
Analiza GO și ieșirea căii KEGG a DEG-urilor între ad libitum și grupul de alimentare restricționat. (a) ovar, (b) țesut adipos, (c) ficat. TA, Proces biologic; CC, componentă celulară; MF, funcție moleculară
Verificarea experimentului ARN-seq
Nivelul de ARNm de DEG obținut prin ARN-seq din ovar, ficat și țesuturi adipoase între grupurile ad libitum și furaje restricționate a fost examinat în continuare prin qRT-PCR. Figura 3 a arătat nivelurile de expresie a zece gene selectate aleatoriu din DEG. Pentru analiza ARN-seq, expresia lui CHGB, GAL, SST, APOB, SOST, CHAC1 și SIK1 au fost reglementate în jos în grupul ad libitum de câte o jumătate până la trei ori și expresia lui ANGPTL4, RRM2 și ACTC1 au fost reglate în sus în grupul ad libitum de două până la patru ori (Fig. 3a). Rezultatele qRT-PCR au arătat că expresiile acestor gene au fost în concordanță cu rezultatele analizei ARN-Seq și s-a găsit o corelație ridicată prin compararea rezultatelor a două metode (Fig. 3b). Prin urmare, datele qRT-PCR au verificat că rezultatele din ARN-Seq au fost fiabile.
Analiza de comparație și corelație a genelor exprimate diferențial între qRT-PCR și ARN-seq. (a) Compararea nivelului de gene exprimate diferențial din qRT-PCR și ARN-seq. (b) Corelația genelor exprimate diferențial între qRT-PCR și ARN-seq. CHGB, cromogranina B; APOB, apolipoproteina B; SOST, sclerostin; FATĂ, galanină și GMAP; SST, somatostatină; ACTC1, actină, alfa, mușchiul cardiac 1; CHAC1, Gamma-glutamilciclotransferaza 1 specifică pentru glutation ChaC; SIK1, kinaza 1 inductibilă a sării; ANGPTL4, angiopoietină ca 4; RRM2, subunitatea de reglare ribonucleotid reductază M2. Expresia genică a fost normalizată ca schimbare a pliurilor folosind ARN ribozomal 18S ( = 3 pe grup)
Rețea de interacțiune proteină/proteină a DEG-urilor
Software-ul Cytoscape a fost folosit pentru a vizualiza rețelele PPI ale DEG-urilor (Fig. 4). Este compus din 123 noduri și 159 margini în adipos, 172 noduri și 373 margini în ficat și 100 noduri și 153 margini în ovar. În figură, nodul reprezintă DEG, iar muchia reprezintă PPI a două DEG. Au fost 2 (lanțul beta fibrinogen (FGB), albumina (ALB)) și 3 gene (ALB, Proto-oncogene Spi-1 (SPI1), plasminogen (PLG)) identificate ca gene hub în adipos și ovar cu un grad de interacțiune ≥10, respectiv, și 24 gene hub în ficat.