O objetivo deste trabalho foi estudar o transcriptoma do músculo Longissimus dorsi (LD) de bovinos da raça Nelore associado as características de área de olho de lombo (AOL) e espessura de gordura subcutânea (EGS), a fim de encontrar genes diferencialmente expressos (GDE), conjuntos de genes co-expressos, vias metabólicas e processos biológicos que regulam essas características. Foram utilizados dados de 385 bovinos Nelore castrados para obtenção das medidas fenotípicas de AOL e EGS, mensuradas entre a 12ª e 13ª costelas do músculo LD. Estes animais foram separados em dois grupos extremos, alto e baixo, contendo seis animais cada, baseados nos valores genômicos estimados (GEBV), para AOL e para EGS. Estes conjuntos de 12 animais foram submetidos à análise de expressão diferencial afim de encontrar GDE entre os grupos. Em seguida, a análise de enriquecimento funcional a partir da lista de GDE foi executada por meio do DAVID (Database for Annotation, Visualization and Integrated Discovery) e da combinação do BiNGO (Biological Networks Gene Ontology) e REVIGO (Reduce + Visualise Gene Ontology). Para AOL, foram identificados 101 GDE entre os grupos de alto e baixo GEBV. Desses, 72 genes apresentaram-se down-regulated e 29 up-regulated no grupo baixo. Para EGS, foram encontrados 18 GDE, dos quais treze apresentaram-se up-regulated e cinco down-regulated no grupo baixo. Dentre as vias metabólicas e processos biológicos encontrados para essas características, destacam-se a via de sinalização MAPK (bta04010) e a via da endocitose (bta04144) - AOL - e, os processos de biossíntese de andrógenos (GO:0006702) e via de sinalização canônica Wnt (GO:0060070) - EGS. Para encontrar conjuntos de genes co-expressos associados aos tratamentos (AOL e EGS), foi utilizado o pacote WGCNA (Weighted Correlation Network Analysis) do R, com dados de contagens de transcritos de 43 animais. Foram identificados 37 módulos, dentre eles, os módulos Azul, Verde-escuro e Salmon apresentaram correlação significativa de 0,3 com a EGS (P<0,10). Os genes destes módulos foram selecionados para análise de enriquecimento funcional quando seus valores de filiação ao módulo foram superiores a 0,7. O módulo azul apresentou o maior número de genes co-expressos, com 953 genes submetidos à análise de enriquecimento funcional. Foram encontradas seis vias metabólicas e 101 termos do Gene Ontology para este módulo, conforme análise do DAVID, além de 108 processos biológicos identificados pelo BiNGO/REVIGO. Os resultados do presente estudo enfatizam a complexidade da regulação gênica do músculo LD de bovinos Nelore associado às características de AOL e EGS. Estes resultados nos auxiliam a compreender melhor os diversos processos moleculares envolvidos na deposição muscular e de gordura de cobertura, características de carcaça economicamente importantes para a produção da carne bovina. / The aim of this work was to study the Longissimus dorsi (LD) muscle transcriptome of Nellore cattle associated with ribeye area (REA) and backfat thickness (BFT) to find differentially expressed genes (DEG), coexpressed gene modules, metabolic pathways, and biological processes that regulate these traits. Data from 385 Nellore steers were used to obtain the phenotypic measures of REA and BFT, measured between the 12th and 13th ribs of the LD muscle. These animals were divided into two extreme groups, high and low, with six animals each, based on the estimated genomic breeding values (GEBV) for REA and for BFT. These sets of 12 animals were submitted to differentially expressed gene analysis to find DEG between the groups. Then, the functional enrichment analysis from the list of DEG was performed by DAVID (Database for Annotation, Visualization and Integrated Discovery) and the combination of BiNGO (Biological Networks Gene Ontology) and REVIGO (Reduce + Visualize Gene Ontology). For REA, 101 DEG were identified between the high and low GEBV groups. Of those, 72 genes were down-regulated and 29 up-regulated in the low group. For BFT, 18 DEG were found, of which thirteen were up-regulated and five were down-regulated in the low group. Among the metabolic pathways and biological processes found for these traits, the MAPK signaling pathway (bta04010) and the endocytosis pathway (bta04144) - for REA -, the androgen biosynthetic processes (GO: 0006702) and the canonical Wnt signaling pathway (GO: 0060070) - for EGS - can be highlighted. To find coexpressed gene modules associated with the traits (REA and BFT), we used the WGCNA (Weighted Correlation Network Analysis) package from R, with data from transcript counts of 43 animals. A total of 37 modules were founded. Among them, the Blue, Dark Green and Salmon modules had a significant correlation of 0.3 with BFT (P<0.10). The genes of these modules were selected for functional enrichment analysis when their module membership values were higher than 0.7. The blue module had the highest number of co-expressed genes, with 953 genes submitted to functional enrichment analysis. Six metabolic pathways and 101 Gene Oontology terms were founded for this module by DAVID analysis, in addition, 108 biological processes were identified by BiNGO/REVIGO. The results of the present study emphasize the complexity of gene regulation in the LD muscle of Nellore cattle associated with REA and BFT. These results can help us to better understand the different molecular processes involved in muscle and fat deposition, which are economically important carcass traits for beef production.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:teses.usp.br:tde-14062017-141340 |
| Date | 31 March 2017 |
| Creators | Bárbara Silva Vignato |
| Contributors | Júlio Cesar de Carvalho Balieiro, Andrezza Maria Felicio Ament, Aline Silva Mello Cesar, Luiz Lehmann Coutinho, Luciana Correia de Almeida Regitano |
| Publisher | Universidade de São Paulo, Zootecnia, USP, BR |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP, instname:Universidade de São Paulo, instacron:USP |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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