《Biochemical and Biophysical Research Communications》：RUNX1T1 enhances intramuscular fat deposition in pigs through promoting fibro-adipogenic progenitors adipogenesis via PI3K-AKT and MAPK signaling pathways
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提升杜洛克猪肌肉中 IMF 含量需分子调控，研究通过 RNA-seq 发现 RUNX1T1 基因上调，证实其通过 PI3K-AKT 和 MAPK/ERK 通路促进脂肪生成，为猪肉品质改良提供新靶点。
张学平|徐健|姜一凡|赵成宇|杨春怀|陈传和|毛科|吴天文|杨树林|王建兰|关双宝|王晓|王彦芳|赵建国
甘肃农业大学动物科学与技术学院，兰州730070，中国
摘要
提高生长速度快猪品种的肌肉内脂肪（IMF）含量是提高猪肉质量的关键育种目标。然而，这一性状的特定分子机制仍知之甚少。本研究测量了10头杜洛克猪的IMF含量，并发现它们可以分为低IMF组和高IMF组（分别为2.56 ± 0.64%和5.88 ± 1.38%）。我们对低IMF组和高IMF组的背最长肌（LDM）进行了RNA-seq分析，结果在高IMF组中鉴定出1,166个上调基因（变化倍数 > 1.5，P < 0.05）。基因本体分析显示，其中12个基因在脂肪细胞分化途径中具有已知功能。在这些基因中，由于在高IMF组中表达量较高，选择了Runt相关转录因子1转位伴侣1（RUNX1T1）基因进行进一步研究。我们分离出了成纤维-脂肪生成前体细胞（FAPs），发现RUNX1T1的过表达显著增强了脂肪生成分化，表现为脂滴形成增加和脂肪生成相关标记物表达升高（P < 0.05）。相反，沉默RUNX1T1抑制了这些分化表型（P < 0.05）。从机制上讲，RUNX1T1通过PI3K-AKT和MAPK/ERK1/2信号通路正向调节脂肪生成（P < 0.05）。总之，我们的研究结果确定了RUNX1T1是猪肌肉内脂肪沉积的关键调节因子，它通过PI3K-AKT和MAPK/ERK通路发挥作用，为提高猪肉质量的遗传策略提供了新的见解。
引言
全球消费者偏好的变化提高了肉质的重要性，人们越来越重视肉类的多样性、营养和风味。然而，作为全球消费量最大的肉类，猪肉的质量在过去几十年中明显下降。这一趋势主要是由于育种策略主要集中在增加瘦肉组织积累、生长速度和饲料转化效率上[1]。
在决定猪肉质量的关键因素中，肌肉内脂肪（IMF）含量对嫩度、多汁性和整体风味起着关键作用[2]。然而，现代商业品种的IMF含量通常很低，大约为2%[3]、[4]、[5]。此外，脂肪沉积的遗传调控因子经常表现出多效性，同时影响IMF和皮下脂肪的沉积[6]、[7]。这种多效性对旨在增加IMF和瘦肉产量同时减少背脂厚度的育种策略构成了重大障碍。
IMF来源于肌肉中的成纤维-脂肪生成前体细胞（FAPs）的脂肪生成定向分化。这些多能细胞具有成纤维细胞、脂肪细胞和骨细胞分化的能力[8]，但它们对肉质的主要贡献取决于其脂肪生成潜力。在定向分化后，FAPs生成前脂肪细胞，随后经历克隆扩增并最终分化为富含脂质的脂肪细胞[9]。这种脂肪生成分化可以通过含有胰岛素、3-异丁基-1-甲基黄嘌呤和地塞米松的培养基在实验中诱导[10]、[11]、[12]。FAPs的脂肪生成分化受到一系列保守信号通路的严格调控，包括转化生长因子β（TGF-β）[13]、PI3K/AKT/mTOR[14]和MAPK信号通路[15]。此外，多种基因如成纤维细胞生长因子2（FGF2）[16]、富含半胱氨酸的分泌蛋白（SPARC）[16]、骨形态发生蛋白3b（BMP3B）[17]和Wnt家族成员5A（Wnt5a）[18]也被报道可以调节脂肪生成。尽管取得了这些进展，但具体调控猪FAPs脂肪生成定向分化的核心转录因子仍不明确，这限制了我们通过遗传手段改善IMF沉积的能力。
为了解决这一难题，我们专注于识别调控猪肌肉内脂肪沉积的关键候选基因。值得注意的是，杜洛克猪的IMF含量高于其他西方商业品种（报道的水平在1.47%到3.7%之间）[19]，使其成为解析IMF沉积遗传机制和识别候选调控基因的宝贵资源。在本研究中，我们对IMF含量不同的猪的背最长肌（LDM）进行了比较转录组分析以筛选候选基因。此外，通过功能获得和丧失方法，我们研究了顶级候选基因对猪FAPs脂肪生成的作用。我们的发现确定了新的调控IMF沉积的候选基因，从而为猪肉质量的遗传改良提供了分子靶点。
伦理声明
本研究遵循ARRIVE指南和美国国立卫生研究院关于实验室动物护理和使用的指南（NIH出版物编号8023，1978年修订）。本研究中的所有动物实验均获得了中国农业科学院动物科学研究所动物实验伦理委员会的批准，批准编号为IAS2023-41。
实验动物和样本收集
由于雌性猪通常具有更高的脂肪沉积倾向
高IMF猪与低IMF猪相比具有更高的IMF沉积
我们通过H&E染色评估了低IMF组和高IMF组背最长肌（LDM）的IMF含量。组织学分析显示，组织主要由肌肉纤维组成，其次是IMF和结缔组织（图1A）。定量形态测量分析显示，高IMF组的脂肪细胞数量显著更多，且它们所占的比例面积相对于组织面积也更大（图1B、C）。同时，定量分析也证实了这一点
讨论
杜洛克猪因其出色的生长性能和高瘦肉产量而被广泛用作商业杂交系统的父本[26]。然而，它们的IMF含量低于中国本土品种，导致肉质较差[27]。因此，实施适当的分子育种策略来提高杜洛克猪的IMF含量而不影响其他性状具有重要的实际意义[28]。为了探讨IMF的遗传基础
结论
总之，本研究表明RUNX1T1是通过PI3K-AKT和MAPK/ERK1/2信号通路调控猪肌肉内脂肪沉积的有希望的候选基因，为提高猪肉质量提供了遗传靶点。这些发现为调控猪肌肉内脂肪沉积提供了重要见解，并为研究以肌肉内脂肪浸润为特征的人类疾病提供了新的视角。
CRediT作者贡献声明
赵成宇： 数据整理。徐健： 数据整理。王彦芳： 写作——审稿与编辑，资金获取。赵建国： 写作——审稿与编辑，资金获取。姜一凡： 数据整理。关双宝： 监督。张学平： 写作——初稿，可视化，正式分析。王晓： 写作——审稿与编辑，软件使用。杨树林： 写作——审稿与编辑，监督。王建兰： 写作——审稿与编辑。毛科： 写作——审稿与编辑。吴天文：
伦理批准和参与同意
不适用
数据和材料的可用性
本研究中使用和/或分析的数据集可向相应作者索取。
利益冲突
所有作者声明没有利益冲突。
利益冲突声明
作者声明没有利益冲突。
数据可用性
RNA测序的原始数据已上传至SRA数据库，访问编号为PRJNA1335849和PRJNA1337450。其他数据可以在支持信息文件中找到或根据要求提供。
资助
本研究得到了国家自然科学基金重点项目（32330099和32230100）、生物育种-国家科技重大专项（2023ZD04046）、国家重点研发计划（2021YFA0805903和2021YFA0805902）、中央公益性科研机构基础研究基金（2025-YWF-ZX-10和2024-YWF-ZYSQ-07）、农业科技创新计划（ASTIP，CAAS-SCAB-202301）以及联合基金的资助
