2023年4月份在线发表了鸡KLF基因家族的全基因组分析:特性和表达谱研究
简要总结肉鸡为全球人类提供营养,其肌肉和脂肪起着重要作用。然而,我们对Kruppel样因子(KLF)与肌肉和脂肪发育之间的关系知之甚少。近年来的研究表明,KLF参与许多生理过程,如细胞发育、脂肪细胞分化和神经发育。本研究旨在了解KLF在鸡肌肉和脂肪发育中的功能。我们使用多种生物信息学分析方法来展示KLF的基因组信息。进行了qPCR实验以显示KLF的相对表达水平。此外,我们收集了RNA-seq数据,并发现KLF在相同组织中在不同时间点有不同的表达水平。该研究有助于探索KLF在鸡的骨骼肌和脂肪中的调控机制,并为肉鸡育种提供了理论基础。
摘要Kruppel样因子(KLF)基因家族是一组包含高度保守的锌指结构的转录因子,对细胞增殖和分化起关键作用。鸡已被广泛应用作为模式动物来分析基因功能,然而我们对KLF基因家族在鸡中的功能知之甚少。本研究对鸡的KLF基因进行了全基因组研究,并分析了它们的生物学和表达特征。我们从鸡中鉴定出了13个KLF基因。我们的系统发育、Motif和保守结构域分析表明KLF基因家族在进化过程中保持保守性。合成分析显示KLF之间具有共线关系,表明它们具有相关的生物分子功能。相互作用网络分析揭示KLF在生物过程中与其他20个基因的协同作用。京都基因与基因组百科全书(KEGG)通路分析表明KLF2参与了Apelin和Forkhead Box O(FOXO)信号通路。此外,qPCR实验显示,在选定的九种组织中,13个KLF基因均有表达,并在鸡中展示出不同的基因表达模式。RNA-seq分析显示,KLF3和KLF10基因在正常和高脂饮食群组中表达差异较大,并且KLF4、KLF5、KLF6、KLF7、KLF9、KLF12和KLF13基因在未分化和分化的鸡前脂肪细胞中表达差异较大。此外,RNA-seq还显示KLF基因在胚胎11天和16天以及1天龄的肌肉中表达模式不同。这些结果表明KLF基因参与了鸡肌肉和脂肪的发育。我们的发现为进一步研究KLF基因功能提供了宝贵的参考。
关键词:鸡;KLF;全基因组鉴定;表达模式;肌肉;脂肪
引言鸡肉是蛋白质的良好来源,其脂肪和胆固醇含量低于其他种类的肉类。保证鸡肉生产的稳定对于促进人口增长面临下的社会经济发展至关重要。生物学、病理进程和其他遗传因素是影响鸡生长和发育的主要限制因素。近年来,分子育种以同时提高肉产量和质量的方法已成为鸡肉研究的热门课题。骨骼肌在牲畜的运动、新陈代谢和肉类生产中起重要作用。许多学者尝试利用选择性育种方法来提高鸡肌肉生长速度。以前的研究显示,KLF可以通过控制成纤维细胞生长因子受体1(FGFR1)基因表达来调节肌原细胞增殖和分化。
KLF基因的DNA结合域中有三个保守的锌指结构,突变会影响其结合效率和转录调控作用。最近的研究揭示了KLF基因在细胞、组织和系统水平上控制代谢的多样性和重要作用。到目前为止,在人类中已鉴定出18个KLF基因,分别命名为KLF1至KLF18。此外,KLF基因在不同物种如小鼠、人类、猪等中发挥各种作用。例如,KLF1在小鼠中是红细胞发育的关键转录因子。已证实,KLF1通过增强ZBTB7A(含锌指和BTB结构域的蛋白)基因的表达,促进人类晶状体上皮细胞的增殖、迁移和侵袭。此外,KLF1参与了猪肌肉的生长和代谢。
在小鼠和人类中,发现KLF2通过靶向Runx2调控成骨细胞分化。KLF3与牛的肌肉和脂肪组织的生长和发育相关。KLF6受miR-152的靶向抑制,抑制了牛肌原细胞的增殖。KLF4、KLF5、KLF6、KLF7、KLF10和KLF15参与了小鼠骨骼肌的生长和发育。在小鼠肝脏中过表达KLF9可显著提高血糖水平并损害葡萄糖耐受性。KLF12被证明是调控小鼠自然杀伤细胞增殖的因子[23]。KLF8、KLF11和KLF13被证实与人类疾病有关[24,25,26]。Yang等人发现,KLF14基因敲除会导致雌性小鼠脂肪质量增加,雄性小鼠脂肪质量减少[27]。KLF16基因敲除可以减少小鼠心脏的氧化应激和炎症反应[28]。Wang等人发现,KLF17可能对小鼠早期胚胎发育至关重要[29]。到目前为止,在任何动物中都没有发现关于KLF18功能的报道。
尽管KLF基因家族已在猪、小鼠和牛等多种动物中进行了系统鉴定,但在鸡中的KLF基因家族研究仍不够全面。本研究通过构建HMM模型并根据现有的基因组信息进行BLAST来确定鸡中的KLF基因。进行了系统发育分析、基因结构分析、Motif和保守结构域分析,以了解KLF的进化和结构特征。进行了合成分析和相互作用网络分析,展示了KLF基因在鸡中的共线关系和生物功能。此外,我们使用GO富集和KEGG通路分析来探索KLF基因家族的生物学特征。通过收集RNA-seq数据展示了KLF基因在鸡中的各种基因表达模式。此外,我们还通过qPCR分析系统地调查了KLF在鸡中的表达模式。这项研究将为进一步研究KLF基因功能提供基础依据。
材料和方法2.1. 伦理声明
本研究完全遵守中国农业部的规定。本研究中进行的动物实验均经过扬州大学动物伦理委员会(202103298)的评估和批准。
2.2. 鸡中KLF家族成员的全基因组鉴定
从国家生物技术中心(NCBI)数据库中检索和下载了人类(H. sapiens)、小鼠(M. musculus)和猪(S. scrofa)的KLF基因蛋白序列。然后,将这些序列与鸡(G. gallus)的蛋白序列使用BLASTp比对,期望值(E值)设定为1e-10 。使用KLF蛋白序列作为查询模板,利用隐藏马尔可夫模型软件(HMM)构建多重比对模型,通过zf-H2C2结构域的存在来鉴定鸡中可能存在的KLF基因。
2.3. KLF基因的蛋白质比对、系统发育分析和染色体定位分析
为了了解这四个物种的KLF基因之间的进化关系,使用MUSCLE分析法对已识别的KLF基因进行了多序列比对。采用分子进化遗传学分析软件MEGA 7.0进行了邻接树构建,删除方式为配对删除,bootstrap值设定为1000 [33]。使用批处理软件中的CDD方法鉴定了KLF蛋白质的保守结构域,并使用SMART软件检测了HMM模型发现的这些结构域,以确认最终结果。这些KLF基因的染色体定位信息来自从Ensembl数据库下载的基因组注释文件。此外,使用TBtools软件可视化显示这些KLF基因的染色体位置。
2.4. KLF基因的Motif识别和保守结构域分析
使用默认参数,采用Multiple EM(期望最大化)用于Motif揭示(MEME)程序识别KLF蛋白质结构域的Motif。Motif的数量设置为15。Motif的最小长度和最大长度分别为6和50。在Conserved Domain Database中搜索并使用TBtools显示KLF的保守结构域。
2.5. 鸡中KLF基因的合成与互作网络分析
使用TBtools分析了KLF基因之间的同源关系和基因密度。使用STRING数据库识别了鸡中KLF基因的互作网络,并通过Cytoscape软件优化了预测的互作网络。
2.6. 鸡中KLF基因的GO富集分析和KEGG途径分析
采用基因本体富集分析方法,鉴定了鸡中KLF基因的潜在生物过程、细胞组分和分子功能。使用KOBAS软件进行KEGG富集分析,以确定KLF基因在信号通路中的功能。
2.7. G. gallus KLF基因的RNA-seq结果分析
我们从GEO DataSets获取了40例包括睾丸、肝脏、肺、大脑、肾脏、肠道、肌肉和心脏组织的RNA-Seq数据,其GEO访问号为GSE133401。另外,还从GEO DataSets获取了12个矮种鸡肝脏和腹部脂肪的RNA-Seq数据,其GEO访问号为GSE129840。这些矮种鸡在1周龄开始接受正常或高脂饮食,8周龄时被处死,从中提取肝脏和腹部脂肪用于提取总RNA[43]。使用R软件根据测序数据制作了热图[44]。 来自Xinghua鸡的股四头肌的RNA-seq数据来源于GEO数据集,其GEO访问号为GSE91060。在鸡的骨骼肌发育过程中,使用不同发育阶段(11天胚胎、16天胚胎和孵出后1天)的鸡腿肌组织评估了lncRNA和mRNA的表达[45]。本研究使用了未分化的前脂肪细胞和分化6天的前脂肪细胞的测序数据。
2.8. 动物、组织收集、RNA提取和定量实时PCR(qPCR)
本研究所使用的合营黑鸡由江苏合营禽业集团有限公司(中国射阳)提供。人工授精后,将鸡蛋集中并在37℃和60%湿度下孵化。实验组包括四只公鸡,在胚胎发育到第18天(通过性腺的发育确定性别)时安乐死。依次采集了股四头肌、胸肌、心脏、肺、胃腺、下丘脑、肝脏、脾脏和腹部脂肪。随后,这些组织被液氮快速冷冻,并储存在-80℃下进行RNA提取。 使用TRIzol提取了总RNA样本。使用分光光度计(Thermo, Waltham,MA,美国)测试了RNA样本的质量、浓度和完整性。然后,使用HiScript QRT SuperMix for qPCR(+gDNA wiper)(Vazyme,南京,中国)将每个样品的1ug RNA进行反转录成cDNA。KLFs的前向引物和反向引物由Primer Premier 5.0设计(表S1)。这些引物由Sangon(上海,中国)合成。使用Applied Biosystems 7500(ABI,加利福尼亚州洛杉矶,美国)的SYBR qPCR Master Mix(Vazyme,南京,中国)进行qPCR实验,并以β-actin作为参考基因,每个样品进行三次技术重复。采用2-ΔΔCT法计算KLFs的相对表达。
2.9. 统计分析
使用SPSS18.0软件(SPSS Inc.,芝加哥,伊利诺伊州,美国)进行统计分析。采用单因素方差分析(ANOVA)进行多组比较分析。采用Duncan's多重范围检验确定显著性。采用非配对Student's t检验进行两组比较分析。当p值小于0.05时,数据被认为具有统计学意义。
结果3.1. KLF基因的鉴定和系统发育分析
根据zf-H2C2结构域的存在,我们在四个物种中获得了56个KLF基因,包括18个人类基因、8个小鼠基因、17个猪基因和13个鸡基因。为了探索KLF家族成员之间的进化关系,我们构建了一个基于这些四个物种的56个基因的蛋白序列的NJ树(图1)。根据序列的比对和系统发育分析,将56个基因分为三个组,分别命名为I、II和III组。I组包含12个KLFs,II组包含6个KLFs,III组包含38个KLFs。从系统发育树中我们可以看出,Ss-KLF13、Hs-KLF13、Gg-KLF13、Gg-KLF9、Ss-KLF9、Hs-KLF9、Ss-KLF16、Mm-KLF16、Hs-KLF16、Hs-KLF14、Ss-KLF14和Mm-KLF14聚集在I组。Gg-KLF11、Ss-KLF11、Hs-KLF11、Gg-KLF10、Ss-KLF10和Hs-KLF10聚集在II组,其余的38个KLFs聚集在III组。 动物 13 01429 g001 550图1. G. gallus、M. musculus、S. scrofa和H. sapiens中的KLF蛋白的系统发育分析。这56个蛋白的序列被用来构建一个邻接树。树被分为三个组(I-III)。"H. sapiens"缩写为"Hs","M. musculus"缩写为"Mm","S. scrofa"缩写为"Ss","G. gallus"缩写为"Gg"。
3.2. G. gallus KLF基因的染色体定位
这13个KLF基因不均匀地分布在10个G. gallus染色体上(图2)。这些13个KLF基因的基因序列、蛋白序列、编码序列以及它们的基因组位置的接入号都列在表1中。染色体1包含两个基因,Gg-KLF5和Gg-KLF12。染色体2也有两个基因,Gg-KLF6和Gg-KLF10,但这两个基因位于同一染色体的不同位置上。和染色体2类似,染色体4含有两个基因,Gg-KLF3和Gg-KLF8。其余的七个基因分布在其他七个染色体上,也就是每个染色体上有一个KLF基因。Gg-KLF11、Gg-KLF7、Gg-KLF13、Gg-KLF4、Gg-KLF2、Gg-KLF15和Gg-KLF9分别位于染色体3、染色体7、染色体10、染色体8、染色体28、染色体12和染色体Z上。 动物 13 01429 g002 550
图2. 鸡的十个染色体上KLF基因的染色体定位。
表1. 鸡(G. gallus)中KLF基因家族信息表。
3.3. 结构模体鉴定和保守域分析
通过将系统发育分析(图3A)与基因结构和模体分析相结合,我们可以了解H. sapiens、M. musculus、S. scrofa和G. gallus的KLF基因之间的关系。使用HMMER程序,我们发现KLF基因有15个模体。模体1和模体2在所有56个KLF基因中都存在(图3B)。同一亚家族中最相关的基因共享相同的模体组成,这可能表明它们具有相似的功能。保守域分析表明,在这些56个基因中可以找到27个保守域(图3C)。同一组中的基因共享相似的保守域。 动物 13 01429 g003 550图3. KLF基因的系统发育关系、模体鉴定和基因结构分析。(A)使用NJ方法在G. gallus、S. scrofa、M. musculus和H. sapiens中鉴定出的56个KLF基因的系统发育关系。(B)G. gallus、S. scrofa、M. musculus和H. sapiens中鉴定出的56个KLF基因的模体分析。彩色框表示保守模体,灰色线表示非保守序列。(C)G. gallus、S. scrofa、M. musculus和H. sapiens中鉴定出的56个KLF基因的保守域分析。
3.4. 一致区分析和互作网络分析
在图4A中,中间和最外圈显示了鸡中所有13个KLFs的低基因密度。根据不同颜色的曲线,我们发现KLF2与KLF13之间存在共线关系。KLF3和KLF8与KLF5和KLF12之间有共线关系。KLF6与KLF7之间有共线关系。KLF10与KLF11之间有共线关系。其他KLFs之间没有共线关系。 动物 13 01429 g004 550图4。鸡中KLF家族的一致区分析和互作网络分析。(A)鸡中KLF家族的一致区分析。最里面的圈由10个染色体组成。中间和最外圈通过热图和线条显示基因密度。红色、白色和蓝色分别表示高、中和低的基因密度。基因名显示在染色体的不同位置。不同颜色的曲线代表不同染色体之间的共线关系,其中某些KLFs之间存在共线关系。(B)互作网络分析。互作网络显示KLFs与其他基因之间的互作关系。
为了更好地了解KLFs的生物功能和调控网络,我们预测了它们的蛋白质相互作用(PPI)(图4B)。结果显示,有11个KLFs存在可能的相互作用关系,并找到了20个相应的功能基因。
3.5. 鸡中KLF基因的GO富集分析和KEGG通路分析
图5A显示了位于核浆、核腔、膜包围腔、细胞器腔、细胞内细胞器腔和核部分的九种KLF蛋白,它们是GO富集分析中排名前六的细胞组分。图5B说明了11个KLFs参与了调节转录由RNA聚合酶II进行的过程,转录由RNA聚合酶II进行的过程,基因表达调控等生物过程。根据KEGG通路分析,我们发现只有KLF2参与了Apelin信号通路和FOXO信号通路。使用KEGG分析,这12种可能的KLF蛋白没有分配到任何信号通路中。 动物 13 01429 g005 550图5.鸡中KLF基因的GO富集分析。(A)KLF基因在鸡中细胞组分的前25个GO富集分析;(B)KLF基因在鸡中生物过程的前25个GO富集分析。
3.6. G. gallus KLF基因的表达谱分析
根据基因在组织中的差异表达模式,KLF基因可以分为四组(图6A)。此外,根据所有13个基因的表达模式,八种鸡组织类型也可以被聚类成八个主要类群。从表达谱中可以看出,KLF2、KLF3、KLF4、KLF6、KLF7和KLF13在肺部高度表达。此外,KLF9在肌肉中高度表达。在图6B中,脂肪组织中KLF基因的表达水平明显高于肝脏,除了KLF15。KLF3在正常饮食组的表达水平显著高于高脂饮食组,而KLF10在正常饮食组的表达水平显著低于高脂饮食组。
3.7. G. gallus KLF基因的荧光定量PCR(QPCR)结果
QPCR数据以相同且唯一的参考基因β-actin进行了归一化处理。QPCR结果显示KLF基因具有不同的表达模式(图7)。KLF2、KLF5、KLF6、KLF10和KLF15在大腿肌肉、胸肌和腹部脂肪中的表达水平最高。KLF4、KLF8和KLF13在大腿肌肉和胸肌中表达最高。我们还发现,KLF3在肝脏中的表达水平最高,其次是心脏、胸肌、肺部、大腿肌肉、腹部脂肪和其他器官。KLF7在心脏和肺部中的表达水平最高,而KLF9在下丘脑中的表达水平最高。KLF11在胸肌中表达最高,但在其他器官中较低。与KLF3类似,KLF12在肝脏中的表达水平最高。
3.8. G. gallus KLF基因的RNA测序结果分析
KLF2、KLF3、KLF9、KLF10、KLF11、KLF13和KLF15在11胚胎日龄到1日龄的样本中表达水平增加(图8A)。KLF4的表达水平在11胚胎日龄到16胚胎日龄的样本间减少,但在16胚胎日龄到1日龄的鸡中迅速增加。与KLF4相反,KLF5和KLF6的表达水平在11胚胎日龄到16胚胎日龄的样本间上升,但在16胚胎日龄到1日龄的鸡中迅速下降。KLF7和KLF12的表达水平在11胚胎日龄到1日龄的样本间减少。至于KLF8,它没有包含在RNA测序数据中,因此其表达是缺失的。正如图8B所示,KLF9和KLF12的表达水平在分化的前脂肪细胞中显著增加,而KLF4、KLF5、KLF6、KLF7和KLF13在前脂肪细胞分化后都有显著降低的表达水平。
讨论众所周知,KLF是一类具有C-末端锌指结构的转录因子家族,它们在细胞增殖、分化和迁移中起着关键作用。我们使用BLAST和HMM鉴定了四个物种中的56个KLF基因,然后在G. gallus中鉴定出了13个含有特定保守结构域zf-H2C2的KLF基因。通过构建NJ树,我们比较了鸡的KLF基因与其他三个物种的序列。结果表明,这56个KLF基因被分为三组。比较分析表明,鸡、小鼠和人类具有相似数量的基因家族。基因结构是基因家族进化的重要因素。我们发现,鸡的KLF基因结构与人类、猪和小鼠非常相似。蛋白质模体分析显示,KLF蛋白质按照亚结构的相似性进行聚类。保守结构域分析的结果显示,这些物种的KLF基因在演化过程中相对保守。在通过互作网络分析预测的20个基因中,NCOA3被发现参与调控猪骨骼肌卫星细胞增殖。此外,研究证实NCOA3的差异表达受miR-17-5p在猪肌肉组织和皮下脂肪组织中的调控。 过度脂肪沉积被视为影响饲料效率、肉类生产成本、肉质和消费者健康的不可取因素。因此,已经开展了一些研究来探索KLF基因与脂肪沉积之间的关系。之前的实验证明Gg-KLF2在腹部脂肪组织中高度表达,并且其转录在脂肪组织发育过程中波动。我们的研究显示,KLF2在雄性鸡的腹部脂肪中的相对表达水平最高。Qinchuan牛KLF3基因启动子区域的遗传变异与脂肪沉积相关[56]。研究还发现KLF3与Erhualian猪背膘肌的肌内脂肪含量呈负相关。基因表达分析发现,KLF3可能在脂肪发育过程中发挥重要作用。在我们的研究中,KLF3在腹部脂肪中的表达水平高于腺胃、下丘脑和脾脏。然而,在分化和未分化的前脂肪细胞中,KLF3的表达水平没有显著差异。有时,KLF基因会共同产生显著效应。Guo等人发现,通过腺病毒载体(Ad-KLF15)过表达KLF15基因可以使牛脂肪细胞中KLF3基因的表达水平增加,这表明KLF15可以促进牛脂肪细胞中KLF3基因的转录。我们的对比分析显示,KLF3与KLF5和KLF12存在共线性关系,而互作网络分析显示,包括KLF3和KLF15在内的11个KLF基因存在相互作用关系。此外,我们的研究还显示,KLF15在腹部脂肪中的表达水平相对较高。据证实,KLF4是肥胖引起的心脏损伤的潜在治疗靶点之一]。在我们的研究中,KLF4在分化和未分化的前脂肪细胞中的表达水平之间存在显著差异。针对KLF5的心肌细胞特异性敲除小鼠研究发现其与增加白色脂肪组织相关的食物诱导性肥胖。qPCR结果显示,KLF5在腹部脂肪中的表达水平排名第二。KLF5的表达水平在前脂肪细胞分化后显著降低。 Iqbal等人发现KLF6通过靶向PPARA、PPARG途径和其他脂肪标记基因调控牛乳上皮细胞(BMECs)的脂肪合成。我们的研究显示,KLF6在腹部脂肪中的表达水平最高。在我们的研究中,未分化的和分化的脂肪细胞之间存在显著差异。RNA-seq结果揭示,KLF6基因的下调会显著上调调控脂肪细胞的脂肪生成、分化和调节以及稳态的基因,这证明了KLF6在调控牛脂肪细胞的脂质代谢中发挥作用。KLF7已被发现调节鸡前脂肪细胞的分化和增殖。我们还发现,KLF7的表达水平在分化后显著下降。KLF8被miR-10a-5p靶向抑制以抑制山羊肌肉前脂肪细胞的分化。在我们的研究中,鸡前脂肪细胞分化后,KLF8的表达水平下降。KLF9被发现能抑制鸡肌肉前脂肪细胞的分化。然而,在鸡前脂肪细胞分化后,KLF9的表达水平显著增加。KLF10、KLF11、KLF12和KLF13通过与C/EBP和PPARγ的相互作用等不同机制在牛中调控脂肪生成及相关通路。基因表达谱分析揭示,KLF10可能在脂肪发育过程中发挥重要作用。我们的研究显示,KLF10在腹部脂肪中的表达水平在测试的所有组织中排名第二,而在分化和未分化的前脂肪细胞中未检测到显著差异。KLF11在分化和未分化的前脂肪细胞中的表达水平没有显著差异。然而,我们发现鸡前脂肪细胞中KLF12的表达水平显著增加,而KLF13的表达水平显著降低。 KLF基因不仅在脂肪沉积中起重要作用,还对骨骼肌的发育产生重大影响。Manoharan等人确认,KLF2是小鼠骨骼肌再生过程中髓系细胞功能的关键调控因子。在我们的研究中,KLF2在11胚胎日龄到1日龄鸡样本中的表达水平增加。此外,KLF2被发现参与FOXO信号通路。这个FOXO信号通路通过调节E3泛素连接酶和一些自噬因子在骨骼肌萎缩的发病机制中起重要作用[68]。这表明KLF2在鸡骨骼肌发育中扮演着重要角色。张等人证实,miR-21-5p通过靶向KLF3促进鸡骨骼肌卫星细胞(SMSCs)的增殖和分化。1日龄鸡中KLF3的表达水平上升可能证明了其促进肌肉发育的功能。KLF4基因被发现能显著促进鸡原代肌细胞的增殖和分化[70]。在我们的研究中,KLF4在鸡大腿肌肉和胸部肌肉中的表达水平极高,这些样本来自18胚胎日龄。一项研究指出,KLF5可能通过Wnt/β-连环蛋白信号通路调节鸡骨骼肌的萎缩,然而我们的研究发现当鸡孵化时,KLF5的表达水平下降。这些结果表明KLF5在鸡肌肉发育中起着重要作用。 KLF6被确认为miR-148a-3p的一个新的潜在靶基因,并且miR-148a-3p通过后转录水平下调KLF6来阻碍牛肌肉前体细胞的增殖并促进凋亡。这个结论与我们研究中16胚胎日龄到1日龄鸡样本中KLF6表达水平的下降趋势相符合。KLF6还被发现在调控细胞分化、增殖和肌肉发展方面起关键作用,因此它可以作为改良Qinchuan牛品种的潜在候选标记基因[73]。关于KLF7和KLF8与肌肉发育之间的关系还没有报道。在我们的研究中,图8A的结果也显示KLF7和KLF8可能与肌肉发展有关。对西班牙山羊肉质的RNA-Seq探索表明,KLF9与应激对骨骼肌蛋白的影响相关。我们还发现KLF9在1日龄鸡的大腿肌肉中的表达水平非常高。已知KLF10在许多细胞类型中控制多个基因,参与诸如分化、增殖和凋亡等关键生物过程。KLF10在Heying黑鸡的大腿肌肉中表达较高,并且在11胚胎日龄到1日龄鸡样本中其表达水平增加,这表明KLF10参与了鸡肌肉的增殖和分化。此外,我们的测序结果显示,KLF11与肌肉发育相关。在我们的实验中,我们还发现KLF11在胸部肌肉中的表达水平较高,KLF11也与鸡肌肉发育相关。根据胚胎和1日龄样本的RNA-seq结果(图8A),KLF12和KLF13可能在鸡肌肉发育中产生相反的效应。已确认KLF15是鱼类(罗非鱼)骨骼肌支链氨基酸代谢的关键调节因子。RNA-seq和qPCR结果都显示,KLF15在肌肉中的表达水平较高,并且其表达在11胚胎日龄到1日龄鸡样本中有所增加,这表明KLF15参与了鸡肌肉的发展。
结论在本研究中,我们在鸡(G. gallus)中鉴定了13个KLF基因。系统发生分析显示KLF基因可分为三个组。染色体位置显示这13个Gg-KLF基因分布在十个不同的染色体上。保守序列模体分析和保守结构域分析显示KLFs在四个物种中共享相似的保守结构域。合成分析和互作网络分析揭示了KLFs与20个相关基因之间的共线关系和相互关系。KEGG通路分析预测KLF2参与了Apelin信号通路和FOXO信号通路。我们的表达谱分析显示KLF基因在鸡中表现出多样的表达模式。本研究为KLF基因家族在鸡肌肉和脂肪发育中发挥重要作用提供了一些证据,并为未来KLF基因家族的研究提供了一些建议。
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