本技术揭示了一种与牛肌肉发育紧密相关的增强子Enh483,并探讨了其在促进牛成肌细胞增殖和分化过程中的潜在应用。通过分析水牛成肌细胞在增殖期和分化期的ATAC-Seq数据,本发明为肌肉发育研究和应用提供了新的分子机制和工具。
背景技术
水牛作为我国重要的家畜之一,品种资源丰富。经过多年的两种水牛间的杂交改良,我国已存养了一批优秀杂交水牛群体。然而,随着我国农业机械化程度的提高,水牛的役用价值受到限制,因而开发水牛新的经济价值成为亟待解决的问题。
我国水牛具有肉质优良、抗逆抗病性强等特点,但由于长期向役用方向的选育,生长慢、产肉量低等弱点日益凸显,且水牛整体选育水平较低,缺少全基因组选择精准设计育种技术和国产专门化肉用型品种,这也成为制约水牛产业发展的瓶颈,同时,也意味着我国在水牛肉用资源的开发利用方面仍具有巨大的潜力和空间。当前,水牛遗传育种研究已完成基因组测序,要想进一步全面解析不同品种水牛间表型变异及基因调控机制,需要对水牛基因组进行全面、精准注释,尤其是占基因组95%以上非编码区域中调控元件的功能解析,这对于重要经济复杂性状(如生长、胴体和肉质等)至关重要。然而,现有针对水牛骨骼肌的研究主要基于DNA序列的生物信息学分析,调控元件的注释信息严重不足,迫切需要完整的调控元件图谱以及下游系统性功能基因组研究。因此,水牛基因组功能元件区域的注释解析,有望提升重要经济性状的潜在因果变异位点的识别,进一步推进水牛基因组育种进程,其研究策略有望为其他农业动物经济性状研究提供范本。
增强子(Enhancer)是指存在于非编码区内的DNA序列,作为顺式作用元件,增强子能够与启动子协同工作,提高基因表达转录的水平,这种调节机制在动物发育过程中具有极其重要的作用。有研究发现,在成肌细胞分化、融合成肌管过程中,肌肉增强子的总数增加了1.5倍,且多数增强子存在有MyoD1结合位点。在《Incorporation of a skeletalmuscle-specific enhancer in the regulatory region of Igf1 upregulates IGF1expression and induces skeletal muscle hypertrophy》一文中报道了骨骼肌特异性肌球蛋白轻链(MLC)的增强子能显著上调IGDF-1的表达水平,促进肌细胞生长。该研究结果提示,在动物的生长发育过程中增强子发挥着重要作用,预示通过非编码区的遗传修饰调控基因转录表达的潜在可行性,从而为未来的动物育种工作奠定理论参考。因此,挖掘对水牛骨骼肌生长发育相关的增强子,不仅有助于深入理解家畜肌肉特点,而且对于提高肉类产品的品质和优化畜牧业生产具有重要的科学意义和实际应用价值。
实现思路