整合ATAC-Seq与RNA-Seq分析确定莱芜猪肌肉脂肪含量的关键基因

《BMC Genomics》：Integrative ATAC-Seq and RNA-Seq analysis identifies key genes for intramuscular fat content in Laiwu pigs

　　

摘要

背景

肌肉内脂肪是衡量猪肉品质的重要指标。莱芜猪由于肌肉内脂肪含量极高，因此成为研究脂肪沉积的理想模型，但目前骨骼肌中染色质可及性的调控机制仍不明确。为揭示脂肪沉积背后的表观遗传和转录机制，我们从79头莱芜猪中挑选出6头脂肪含量极高的猪，对其胸最长肌进行了ATAC-seq和RNA-seq整合分析。

结果

我们确定了各组共有的可及性染色质峰，即在各组生物重复样本中均能检测到的峰。在高脂肪组和高脂肪低值组分别检测到22,059个和14,149个这样的峰。通过对这些峰的基序富集分析发现，高脂肪组的峰中富含与脂质代谢相关的转录因子（JunB、Fra1、Atf3、Fra2），而低脂肪组的峰则含有与肌肉发育相关的因子（CTCF、Mef2c、Mef2d、BORIS）。两组对比分析共发现5,573个上调基因和3,806个下调基因，其中525个为两组共有的差异基因。通过对ATAC-seq和RNA-seq数据的整合分析，我们在胸最长肌中发现了294个与共有差异可及性染色质区域相关的基因，这些基因在糖鞘脂生物合成和胆固醇代谢等脂肪沉积相关通路中表达显著升高。在这294个基因中，有108个与79头猪的肌肉内脂肪含量存在显著相关性。其中，我们重点关注了启动子区域与可及性染色质区域相关的CTSL基因（与脂肪含量相关性最高的10个基因之一）和GTF3C3基因（其转录起始位点的可及性染色质区域最为显著），因为这两个基因的该区域都存在与脂肪含量相关的单核苷酸多态性，因此有望作为调控脂肪沉积的候选基因。

结论

本研究揭示了莱芜猪脂肪沉积相关的独特染色质可及性模式，进一步明确了猪肌肉内脂肪的调控网络。所发现的候选基因和调控元件为通过育种策略提高猪的肌肉内脂肪含量和肉质提供了重要的分子靶点。