非编码RNAs在肉牛肌肉发育和脂肪沉积中的研究进展

肌肉和脂肪作为动物机体的主要组成部分,同时是畜牧生产中重要的经济性状。动物肌肉发育和脂肪沉积都是复杂的生物学过程,受到严密而精确的调控。近年来研究表明,非编码RNAs作为一类调节因子,在肌肉发育和脂肪沉积过程中发挥重要调控作用。牛肉是我国主要的肉类来源之一。肉牛肌肉发育和脂肪沉积过程与牛肉产量和牛肉品质密切相关。本文在简要概括肉牛肌肉发育、脂肪沉积过程和非编码RNAs作用机制的基础上,详细总结了非编码RNAs(微小RNA、长链非编码RNA和环状RNA)在肉牛肌肉发育和脂肪沉积中的最新生物学功能研究进展,并对非编码RNAs在肉牛肌肉发育和脂肪沉积中的研究进行展望,以期为今后非编码RNAs在肉牛营养调控和分子育种方面的研究提供科学理论依据和参考。     

circRNA作用机制及其对动物肌肉发育的影响

circRNA是一种不具有5'端帽子结构和3'端多聚（A）尾巴结构但能稳定存在于真核细胞内的非编码RNA（ncRNA）,是经过反向剪接构成的闭合环状分子,为近年来的研究热点。越来越多的研究已证明,circRNA对生物体的各种生命活动发挥着极其重要的调控作用。根据组成不同,circRNA可分为外显子环状、内含子环状及内含子外显子共同组成的环状。同时circRNA功能的发挥依赖于其细胞定位,位于细胞核的circRNA主要在基因转录水平与RNA聚合酶Ⅱ结合调控寄主基因的转录活性;而位于细胞液中的circRNA主要发挥竞争性内源RNA的作用,通过竞争性抑制miRNA与靶基因mRNA 3'UTR的结合,发挥其对miRNA和靶基因的调控作用;circRNA还可翻译成蛋白质或多肽。目前,circRNA在畜禽肌肉生长发育方面的相关研究还处于起步阶段,主要是关于circRNA作为竞争性内源RNA发挥重要调控功能。文章就circRNA的发现、分类、生成机制、作用方式及对动物肌细胞增殖和分化的前沿研究作一简要阐述,并提出circRNA对畜禽肌肉功能研究的展望,以期为今后circRNA相关功能的研究提供参考。     

circRNA作用机制及其对动物肌肉发育的影响

circRNA是一种不具有5′端帽子结构和3′端多聚(A)尾巴结构但能稳定存在于真核细胞内的非编码RNA(ncRNA),是经过反向剪接构成的闭合环状分子,为近年来的研究热点。越来越多的研究已证明,circRNA对生物体的各种生命活动发挥着极其重要的调控作用。根据组成不同,circRNA可分为外显子环状、内含子环状及内含子外显子共同组成的环状。同时circRNA功能的发挥依赖于其细胞定位,位于细胞核的circRNA主要在基因转录水平与RNA聚合酶Ⅱ结合调控寄主基因的转录活性;而位于细胞液中的circRNA主要发挥竞争性内源RNA的作用,通过竞争性抑制miRNA与靶基因mRNA 3′UTR的结合,发挥其对miRNA和靶基因的调控作用;circRNA还可翻译成蛋白质或多肽。目前,circRNA在畜禽肌肉生长发育方面的相关研究还处于起步阶段,主要是关于circRNA作为竞争性内源RNA发挥重要调控功能。文章就circRNA的发现、分类、生成机制、作用方式及对动物肌细胞增殖和分化的前沿研究作一简要阐述,并提出circRNA对畜禽肌肉功能研究的展望,以期为今后circRNA相关功能的研究提供参考。     

长链非编码RNA在肌肉发育中的作用研究进展

长链非编码RNA(long noncoding RNA, lncRNA)是一类长度大于200个核苷酸且不具有蛋白编码功能的RNA转录本,研究表明它参与了基因组印记、转录激活与干扰、转录后调控、染色体剂量补偿效应、发育调控等众多生物过程。作者就lncRNA的发现和分类、生物学功能及与肌肉发育相关lncRNA等研究进展进行了综述。     

circRNA作为ceRNA调控畜禽重要经济性状的研究进展

竞争性内源RNA(competing endogenous RNA,ceRNA)机制指具有同种miRNA反应元件(microRNA response elements, MRE)的RNA分子，通过竞争性地结合该miRNA以在转录后水平调控基因的表达，进而影响细胞的生物学功能。ceRNA机制的有效性受细胞环境、miRNA活性及其与不同RNA分子间亲和力等因素的影响。虽然环状RNA(circular RNA,circRNA)和长链非编码RNA(long non-coding RNA,lncRNA)等均可作为ceRNA,但circRNA是相对更为有效的ceRNA分子，因为其在进化过程中稳定且保守，可使ceRNA信号在不同组织中传导。本文在探讨ceRNA调控机制影响因素的基础上，进一步综述了circRNA作为ceRNA调控畜禽肌肉发育、脂肪沉积、乳腺及卵泡发育等方面的研究进展，以期为深入研究畜禽重要经济性状中ceRNA调控网络提供新思路。     

microRNA let-7调控动物个体发育的研究进展

microRNA(miRNA)是一类广泛存在于多细胞动物中的进化保守的大小为18~25nt的非编码小分子RNA,可以通过与靶基因mRNA的非编码区(3′UTR)结合导致mRNA降解,或阻断mRNA翻译而调节基因表达。let-7是在线虫中发现的具有转录后调节功能的小分子RNA,具有高度的保守性,研究发现,let-7参与动物个体多个器官组织的发育过程。作者综述了近年来let-7参与调控脑、神经系统、心肺系统和肌肉发育等组织器官的研究成果,初步阐述了let-7调控组织器官发育的作用机制,以期为进一步探索let-7在动物体内的功能奠定基础。     

调控动物性状相关长链非编码RNA的研究进展

长链非编码RNA(long non-coding RNA,lncRNA)是基因转录过程中产生的一类长度大于200个核苷酸(nt)的非编码RNA(non-coding RNA,ncRNA)。lncRNA的表达水平通常低于mRNA,且无高度保守序列,缺少开放阅读框,但它们具有更强的组织特异性表达模式。lncRNA可以通过与DNA、RNA(mRNA,miRNA,环状RNA)和蛋白质进行相互作用来发挥其功能,因此可作为信号分子、诱导物等来调节复杂的基因表达网络。作为一种新的调节分子,lncRNA正在成为基因表达调控中新的重要参与者,且近年研究表明,其与家畜动物性状调控密切相连。本文对lncRNA在动物肌肉生长分化、脂肪沉积、毛囊发育和繁殖方面进行了综述,旨在为lncRNA在家畜遗传育种上的应用提供依据。     

长链非编码RNA在肌肉生成与脂肪发育过程中的研究进展

基因组DNA经过转录可以产生两大类RNA,编码蛋白的RNA和非编码RNA(noncoding RNA,ncRNA)。其中,长链非编码RNA(lncRNA)受到了越来越多的关注。lncRNA可以通过多种机制,从转录水平,转录后水平以及表观修饰水平调节靶基因的表达,进而调控肌肉与脂肪的发育。本文将对lncRNA的基本特征及功能机制进行介绍,综述lncRNA对肌肉和脂肪组织发育的调控机制,并对lncRNA未来的研究进行展望,为研究者在lncRNA方面的研究提供有力的参考。     

环状RNA及其在生殖发育中的研究进展

环状RNA（circular RNA，circ-RNA）是一类由初始转录RNA反向剪接，形成的闭合环状RNA分子，广泛存在于真核细胞中。因不受RNA外切酶切割，所以稳定存在时间长。主要通过海绵吸附作用竞争性结合miRNA调节基因表达。circ-RNA分子鉴定及其生理调控作用成为近几年生命科学领域的研究热点，本文从circ-RNA的生成过程、在早期胚胎发育调控以及配子发育过程中的数量和作用等方面进行了综述。     

动物成肌分化及非编码RNA调控研究进展

肌细胞分化密切关系到肉用动物的肌肉产量,也与人类的一系列疾病(如肌肉萎缩、心脏病等)密切相关。胚胎成肌分化期决定了肌纤维数量,是动物骨骼肌发育的关键时期。动物成肌分化及骨骼肌发育严格受各种细胞信号分子和转录因子调控,其中microRNA(miRNA)和lncRNA发挥着重要作用。本文从动物胚胎成肌分化及调控途径、卫星细胞的分化及调控、非编码RNA对肌肉形成的调控等方面进行综述,并展望了畜禽动物骨骼肌生长发育分子调控机制的研究方向,为提高畜禽肌肉产量与质量提供一定的分子理论参考。     

基因间长链非编码RNA在骨骼肌发育中的研究进展

骨骼肌是肉用动物机体最重要的组成部分,维持机体运动并为人类提供生活必需的肉产品,骨骼肌生长发育过程中调控机制的不同会引起肌肉产量和肉品质的差异。基因间长链非编码RNA (long intergenic noncoding RNA,lincRNA)是一类位于基因间区,具有较低蛋白编码潜能的长度大于200 nt的RNA。lincRNA的表达具有时空特异性和组织特异性,在表观遗传调控、转录调控以及转录后调控等多个方面发挥生物学功能。近年来,高通量RNA-seq技术的迅猛发展已经鉴定出了许多与骨骼肌发育相关的lincRNAs,人和小鼠等模式生物研究表明,lincRNA参与调控骨骼肌生长发育、肌细胞的生长增殖、迁移、分化和凋亡等各个环节。本文综述了lincRNA的进化保守性、与mRNAs相比lincRNA的特征、lincRNA在骨骼肌发育中的调控机制及其在畜禽中的研究进展。     

microRNA与胎盘发育关系的研究进展

microRNA (miRNA)是一类大小约22 nt的内源性非编码RNA,它们通过剪切靶基因的转录产物或抑制靶基因转录产物的翻译,在转录后起到调控靶基因表达的作用。大量研究结果表明,动物体内的miRNA参与了胚胎的早期发育、脑和神经发育、心脏发育、肌肉及骨骼发育等动物发育的各个方面。已有证据表明,一些miRNA在胎盘中特异表达,在胎盘的正常发育过程中起到了重要作用。作者对参与胎盘发育的miRNAs进行了综述。     

microRNA的生物学功能及其在动物肌肉和脂肪组织中表达的研究进展

microRNA 是一类长18~24核苷酸的短序列非编码RNA,通过抑制目的mRNA的翻译或降解,负性调控转录后基因表达。microRNA参与调控细胞增殖、死亡、神经分化、免疫调控和疾病发生等生物学过程,影响着动物的生长、发育及抗病能力。针对microRNA的特点、调控机制、分析方法及在动物肌肉和脂肪组织中的最新研究进行了综述,为利用microRNA技术对动物肌肉与脂肪相关疾病的诊断、治疗提供新的思路。     

成肌分化抗原相关长链非编码RNA对肌生成过程作用的研究进展

骨骼肌的分化发育是一个由多种功能性因子参与协同作用的复杂过程,其中成肌分化抗原(MyoD)是较早已经确定的骨骼肌特异转录因子,对肌肉发育有着重要的作用。长链非编码RNA(LncRNA)是具有多种生物学功能但不能编码蛋白质的RNA。近年来,很多研究表明LncRNA在肌肉发育过程中具有重要的调控作用。文章就目前与MyoD共同参与肌细胞增殖、分化、再生过程的相关LncRNA及其相关作用机制进行总结综述,以期为进一步阐明与MyoD相关的LncRNA调控肌肉发育的作用机制提供理论参考。     

环状RNA的生物学功能及其在动物遗传育种中的研究进展

环状RNA(circRNA)是一种内源性非编码RNA。近年来,研究者们运用多组学相结合的方法开展了大量研究,发现环状RNA在mRNA转录过程中具有潜在的调控作用。文章简述了环状RNA的研究历程,介绍了环状RNA的形成过程,阐述了环状RNA的功能作用,综述了环状RNA在小鼠、畜禽中的研究进展,并展望了环状RNA的研究方向。     

microRNA与猪肌肉发育

MicroRNAs(miRNAs)是一类内源性的具有调控功能的非编码RNA,成熟的miRNAs可通过与靶基因的3′UTR结合,从而发挥对靶向基因负调控作用。目前,研究人员已经证明miRNA在机体的生长、发育、繁殖、分化和凋亡等生理过程中发挥重要的作用。猪肌肉发育的相关研究备受关注,猪肌肉的发育与其他动物一样,受众多基因的调控,这些基因的表达和翻译同时受miRNAs的调控。本文对miRNAs与猪肌肉发育的相关性进行了系统的分析,提出miRNAs在猪生产中的研究和应用的某些展望。     

绒山羊毛囊发育中非编码RNA的研究进展

非编码RNA(non-coding RNA,ncRNA)是指从基因组上转录而来,不编码蛋白质,但在RNA水平上能行使一定生物学功能的RNA。非编码RNA的种类较多,种类的不同造成功能的差异。毛囊是绒山羊皮肤特殊的附属物,位于皮肤的真皮层,发生于绒山羊胚胎期。由于真皮细胞和上皮细胞间的信号分子传递,使其发育呈周期性变化,历经生长期、退行期和休止期。近年来,有关ncRNA在绒山羊毛囊发育中作用报道较多。文章就其中的微小RNA(miRNA)、长链非编码RNA(lncRNA)及环状RNA(circRNA)的生物发生及其在绒山羊毛囊发育中的作用机制进行了归纳、总结。miRNA是真核生物中存在的一种长18~25 nt的ncRNA分子,可通过与靶信使核糖核酸mRNA特异结合,抑制转录后基因表达。在绒山羊毛囊发育中,miRNA通过抑制相关基因及相关信号通路中关键分子的表达而调控毛囊的发育周期以及毛囊的再生能力。lncRNA是长度超过200 nt的ncRNA,经过剪接,具有polyA尾巴与启动子结构,在绒山羊毛囊发育中能促进毛囊细胞增殖与分化,通过调控基因的靶向表达与多种信号通路互作调节毛囊发育及绒毛生长的周期活动。circRNA是与传统的线性RNA不同的封闭环状RNA,含有许多miRNA结合位点,在绒山羊毛囊发育与绒毛生长中起miRNA分子海绵的作用,即通过miRNA的介导,调控靶基因的表达,促进毛囊干细胞向次级毛囊分化,进而解除与毛囊发育与绒毛生长相关的miRNA对其靶基因的抑制作用提高靶基因的表达水平。笔者通过对miRNA、lncRNA及circRNA的研究进行综述,以期为构建毛囊生长发育的分子调控网络及深入探讨绒山羊毛囊发育的调控机制提供借鉴,为今后更好地利用现代分子生物学技术改善绒毛品质提供理论依据。     

长链非编码RNA在畜禽经济性状中的研究进展

长链非编码RNAs(long noncoding RNA,lncRNAs)是一类转录本长度200nt的非编码RNA(noncoding RNA,ncRNA),且广泛存在于动物、植物及微生物的细胞质和细胞核中。研究表明,LncRNA能够在染色质、转录和转录后水平调控基因表达,参与动物几乎所有的生命过程,例如繁殖、肌肉生长、脂肪沉积、毛囊生长、乳腺发育和泌乳等。本文就lncRNA的作用机制及其在畜禽经济性状研究中的现状进行了综述,旨在为lncRNA在畜牧业中的研究和应用提供理论依据。     

Snail家族基因功能研究进展

Snail家族基因编码具有锌指结构的转录因子,通过结合下游基因参与了多个生理水平的调控,在上皮-间质转化、胚胎发育、免疫调节、癌细胞迁移等方面具有广泛的生物学功能。Snail家族基因参与了脂肪的生成和脂代谢过程,同时也是肌生成决定因子(MyoD)的下游靶基因,也可能参与了肌肉发育调控。因此,Snail家族基因在脂肪生成、肌肉发育及脂代谢等方面发挥了重要作用,是影响哺乳动物特别是农业动物产肉性能和肉品质的一类重要候选功能基因。作者介绍了Snail家族基因及其蛋白结构和基本生物学功能,简述了Snail家族参与Wnt/β-catenin、Notch 等信号通路的调控作用方式,总结了Snail家族基因在哺乳动物脂肪生成和肌肉发育中的作用和调控方式。然而,目前关于Snail家族基因在协同参与哺乳动物脂肪生成和肌肉发育中扮演的角色仍待深入研究。另一方面,一般认为发挥转录抑制作用的Snail家族近年来也被发现具有转录激活作用,这种作用是如何实现的仍未知。因此,Snail家族基因在调控动物脂肪生成和肌肉发育过程中的协同作用、脂肪生成和脂肪水解过程的动态调控及其转录激活作用的发挥是今后研究的方向,为解析Snail家族基因在肉质性状形成过程中的遗传调控机理奠定基础。     

IGF2基因表达调控及其遗传变异在动物生长发育中的研究进展

胰岛素样生长因子2(insulin-like growth factor 2,IGF2)作为胰岛素类激素家族中重要成员之一,广泛参与机体众多生理代谢过程,在癌症发生、神经调节、糖代谢疾病、骨质疏松、肌肉发育和脂肪沉积等方面具有重要的作用,其功能行使主要通过与受体IGF1R和IGF2R结合或与胰岛素样生长因子结合蛋白IGFBPs和IGF2BPs竞争性结合发挥功能。鉴于IGF2基因在肌肉发育和脂肪沉积中的重要作用,发掘IGF2基因相关分子标记并解析其内在调控机理,在畜牧生产中具有重要的意义。研究发现,众多IGF2基因遗传变异与动物的生长发育之间存在显著相关关系,其可能通过影响IGF2基因印记、甲基化状态、转录因子结合或miRNA靶向结合型转录后调控等方式发挥作用。因此,文章综述了IGF2基因表达调控模式,包括IGF2与其受体的调控关系,基因印记与miRNA参与的表观遗传调控,转录因子对其的调节作用,遗传变异等方面的内容,以期为IGF2基因在动物生长发育调控相关研究中提供相应的借鉴,为分子育种提供有效线索。