《Comparative Biochemistry and Physiology Part D: Genomics and Proteomics》：Comparative transcriptome analysis reveals ncRNA-mediated regulatory networks associated with muscle crispiness in grass carp
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摘要非编码RNA在肌肉发育中起着关键调控作用。然而，草鱼肌肉脆度的分子机制尚未明确，这些非编码RNA是否参与其中也仍不清楚。在本研究中，我们首先筛选出了差异表达的RNA（包括长链非编码RNA、环状RNA、微小RNA和信使RNA），随后进行目标基因预测，并开展功能分析和信号通路分析
摘要
非编码RNA在肌肉发育中起着关键调控作用。然而，草鱼肌肉脆度的分子机制尚未明确，这些非编码RNA是否参与其中也仍不清楚。在本研究中，我们首先筛选出了差异表达的RNA（包括长链非编码RNA、环状RNA、微小RNA和信使RNA），随后进行目标基因预测，并开展功能分析和信号通路分析。通过这些分析，我们找到了与肌肉脆度相关的信号通路，进一步构建了由长链非编码RNA/环状RNA-微小RNA-信使RNA组成的竞争性内源RNA调控网络。研究结果表明，在草鱼及脆肉草鱼的肌肉组织中分别有126种差异表达的长链非编码RNA、17种差异表达的环状RNA、329种差异表达的微小RNA以及442种差异表达的信使RNA。GO和KEGG分析显示，这些差异表达非编码RNA的目标基因在多种信号通路中显著富集，包括肌肉结构成分、细胞凋亡、氧化磷酸化以及肌动蛋白细胞骨架调控等，这表明这些通路可能与肌肉质地重塑有关。接着，我们确定了在相关通路中差异表达的RNA，最终构建了一个由3种长链非编码RNA、4种环状RNA、3种微小RNA和17种信使RNA组成的核心竞争性内源RNA调控网络。此外，我们还通过qRT-PCR验证了随机选取的10种差异表达RNA。我们的研究不仅为揭示草鱼肌肉脆度的分子机制提供了科学依据，也为其他鱼类肌肉质地变化的研究奠定了基础。
引言
脆肉草鱼是普通草鱼的一种变种，原产于中国广东省中山市的长江水库。当草鱼在达到一定体重后饲养豆类约90–120天，其肌肉质地会发生变化，从而呈现出更加脆嫩的口感（Ma等人，2020；Zheng等人，2025）。豆类喂养能够提升肌肉脆度的现象引起了广泛关注（Yu等人，2020；Fu等人，2022b）。由于脆肉草鱼具有与普通草鱼不同的独特质地和口感，因此更受消费者青睐，市场价值也更高（Zhao等人，2025）。其独特的脆爽口感很可能与肌肉中胶原蛋白和纤维结构的变化有关。目前，许多研究都集中在探讨豆类喂养如何提升肌肉脆度，涉及营养因素、基因和蛋白质表达变化、氧化应激、表观遗传修饰、蛋白质组学和代谢组学特征以及肌肉生长模式等方面（Yang等人，2015；Yu等人，2019；Chen等人，2021；Hao等人，2024）。肌肉发育需要多种因素的协同作用。在肌肉损伤后的再生过程中，肌母细胞会被激活，进而增殖、分化并融合形成肌纤维，从而修复受损组织（Buckingham，2006）。不过，豆类喂养导致普通草鱼肌肉质地发生变化的分子调控机制至今仍不清晰。目前，关于这种鱼类肌肉脆度形成机制的研究还相对较少。
近年来，非编码RNA被认定为重要的调控分子，包括长链非编码RNA、环状RNA和微小RNA等。它们在植物和动物的多种生理过程中发挥着重要作用，比如生长发育、新陈代谢以及应激反应等（Yue等人，2023；Liao等人，2024；Wu等人，2025）。在这些非编码RNA类型中，微小RNA因其在调控鱼类肌肉可塑性方面的作用而受到最多研究。例如，miR-206能够负向调控罗非鱼肌肉中的Igf-1表达（Yan等人，2012），而miR-181a-5p则可以抑制Mstn-b的表达，进而影响罗非鱼的肌肉生长（Zhao等人，2019）。长链非编码RNA序列分析也表明，它们同样参与硬骨鱼的生长发育，如在虹鳟鱼（Ali等人，2018）、钝鼻鲷（Liu等人，2021）、大口黑鲈（Zhu等人，2022）以及虎河豚（Cao等人，2024）中的研究中所观察到的那样。Rbbani等人发现，源自肌细胞增强因子2c基因的环状RNAcircMef2c可能在肌肉生长中起关键作用（Rbbani等人，2023）。Wang等人则证明，橄榄比目鱼中源自PDZ和LIM结构域5a基因的环状RNAcircpdlim5a能够调控骨骼肌的发育（Wang等人，2024）。已有研究表明，长链非编码RNA和环状RNA可以作为微小RNA的“海绵”，通过结合微小RNA降低其活性，从而间接调控目标基因的表达（Zhang等人，2016；Ma等人，2021；Shin等人，2024；Zhang等人，2025）。这种通过竞争性内源RNA机制实现的调控网络，已成为非编码RNA转录调控研究的热点（Sun等人，2022；Guo等人，2024）。此外，这些非编码RNA在肌肉生物学中也发挥着重要作用。Fu等人的一项最新研究指出，一种源自豆类的微小RNA（miR-101b-3p）能够激活Wnt信号通路，进而促进脆肉草鱼肌细胞的增殖（Fu等人，2022a）。不过，非编码RNA在脆肉草鱼肌肉脆度形成中的作用机制仍有许多未知之处。本研究通过对草鱼和脆肉草鱼肌肉组织进行转录组测序，获得了与两种不同肌肉质地相关的信使RNA、微小RNA、长链非编码RNA和环状RNA的表达谱。随后，我们构建了竞争性内源RNA调控网络，并筛选出关键基因，以阐明肌肉质地变化背后的分子调控机制。这些发现不仅为理解脆肉草鱼肌肉发育的新机制提供了理论支持，也为解析鱼类肌肉质地变化的分子机制带来了新的视角。
章节节选
动物伦理声明
所有实验均在中国河南科技大学的伦理委员会指导方针和规定下在实验室中进行（编号HAUST-025-F0515036）。
样本采集
我们从中国广东省中山市东升镇的一家水产养殖场购买了六条健康的实验鱼，其中三条为脆肉草鱼，三条为普通草鱼。这些鱼的体重分别约为7.50±0.4公斤和4.0±0.1公斤。实验鱼被解剖后，
脆肉草鱼与普通草鱼的肌肉组织学分析
图1展示了脆肉草鱼和普通草鱼背侧肌肉的横向微观结构。如表1所示，在相同放大倍数和视野条件下，脆肉草鱼的肌纤维直径明显小于普通草鱼，而其肌纤维密度则显著高于普通草鱼。
测序数据质量评估
测序完成后对原始读段进行了筛选。最终完成了来自脆肉草鱼肌肉组织（CGC-1、CGC-2、CGC-3）和普通草鱼肌肉组织（GC-1、GC-2、GC-3）的六个样本的测序工作，
讨论
目前普遍认为，让草鱼食用豆类是使其肌肉变得脆嫩的主要因素，这一因素会显著改变草鱼肌肉中胶原纤维的数量和分布，以及结缔组织的结构。本研究中，通过对脆肉草鱼和普通草鱼肌肉组织进行HE染色，也证实了脆肉草鱼的肌纤维直径更小，在相同视野比例下肌纤维数量逐渐增加，而且肌肉之间出现了间隙，
CRediT作者贡献说明
Wenwen Zhu： 文章撰写——初稿撰写、方法学、数据整理。Xitong Xiao： 方法学、研究实施。Yujie Yan： 项目管理、方法学、研究实施。Chuan Yu： 方法学、研究实施。Di Fei： 方法学、研究实施。Zhiyuan Cao： 方法学、研究实施。Yixiang Wan： 文章撰写——审阅与编辑、资源获取。Mohammad Mehdi Ommati： 文章撰写——审阅与编辑。Yong Huang： 文章撰写——审阅与编辑、研究指导、资金筹集。
未引用参考文献
Das等人，2020
Huang等人，2022
致谢
本研究得到了河南省高等学校重点科研项目（项目编号23A240003）的支持。同时，我们也感谢中国杭州LC-BIO有限公司在生物信息学方面提供的帮助。
Wenwen Zhu|Xitong Xiao|Yujie Yan|Chuan Yu|Di Fei|Zhiyuan Cao|Yixiang Wan|Mohammad Mehdi Ommati|Yong Huang
河南省动物疫病与公共卫生工程研究中心，洛阳理工学院，中国洛阳471000
