Uma abordagem transcriptômica e proteômica do músculo longissimus thoracis de bovinos de corte confinados, com uso de diferentes práticas de manejo
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Data
Autores
Orientador
Machado Neto, Otávio Rodrigues 
Coorientador
Baldassini, Welder Angelo
Pós-graduação
Ciência Animal - FCAV
Curso de graduação
Título da Revista
ISSN da Revista
Título de Volume
Editor
Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Tipo
Tese de doutorado
Direito de acesso
Acesso aberto
Resumo
Resumo (português)
Dois estudos foram conduzidos utilizando abordagens ômicas para avaliar a expressão de genes e proteínas relacionadas ao músculo Longissimus thoracis de bovinos de corte submetidos a diferentes práticas de manejo e tecnologias de crescimento. No primeiro estudo, 640 touros (não castrados) e novilhos (castrados) F1 Angus-Nelore com peso inicial de 298,15 kg (n = 320/grupo) foram submetidos à terminação em confinamento por 180 dias. 60 amostras do Longissimus thoracis foram coletadas aleatoriamente de cada grupo na carcaça quente (no abate) e 48 h post-mortem (na desossa), entre a 12ª e a 13ª vértebras torácicas. Após esse processo, 3 amostras do músculo de cada grupo foram selecionadas aleatoriamente para análise de RNA-Seq, enquanto as amostras de carne pós-desossa foram submetidas à determinação do conteúdo de gordura intramuscular (GIM). Os novilhos apresentaram um conteúdo de GIM 2,7 vezes maior do que os touros (5,59 vs. 2,07%; P < 0,01). Um total de 921 genes diferencialmente expressos (DEGs; FDR < 0,05) foram identificados em contraste entre touros e novilhos; destes, 371 foram up-regulated e 550 foram down-regulated. A análise de enriquecimento do transcriptoma funcional revelou diferenças em processos biológicos e nas vias metabólicas relacionadas à adipogênese e lipogênese, como resistência à insulina, AMPK, AMPc, regulação da lipólise em adipócitos e vias de sinalização PI3K-Akt. Genes candidatos como FOXO1, PPARG, PCK2, CALM1, LEP, ADIPOQ, FASN, FABP4, PLIN1, PIK3R3, ROCK2, ADCY5 e ADORA1 foram down-regulated em novilhos, o que pode explicar a diferença expressiva no conteúdo de GIM quando comparados aos touros. Os resultados sugerem a importância dessas vias e genes para o metabolismo lipídico em novilhos com maior GIM. Notavelmente, este estudo revela pela primeira vez o envolvimento da via PI3K-Akt e genes associados na regulação da deposição de GIM em bovinos F1 Angus-Nelore. A castração influenciou os DEGs ligados ao metabolismo energético e à biossíntese de lipídios, destacando os principais fatores moleculares responsáveis pelo acúmulo de GIM pós-castração em bovinos de corte. No segundo estudo, foram utilizados 200 novilhos (castrados), 100 Brahman (Bos indicus) e 100 Angus (Bos taurus), em um delineamento fatorial 2×2 para avaliar os efeitos das tecnologias promotoras de crescimento (TPC), sobre o desempenho de crescimento e as características da carcaça de bovinos confinados. Os novilhos receberam TPC (implantes hormonais de crescimento, ionóforo, antibiótico e agonista β-adrenérgico na ração), designados para o TRT (tratamento) ou não receberam TPC, designados para CON (controle). Todos os animais passaram por um período de adaptação de 21 dias antes de serem terminados com uma dieta à base de grãos por 159 dias (total de 180 dias de confinamento). Ao final do período de engorda, os animais foram abatidos e amostras do Longissimus thoracis (5 por tratamento) foram analisadas por proteômica baseada em espectrometria de massa para avaliar as diferenças na expressão proteica relacionadas à raça e ao uso de TPC. Novilhos Angus apresentaram maior (P < 0,01) ganho médio diário (GMD) e peso corporal final (PCF) em comparação com novilhos Brahman. Novilhos que receberam TPC apresentaram maior (P < 0,01) GMD, PCF, peso da carcaça quente (PCQ) e área do músculo Longissimus (AOL) do que novilhos manejados sem TPC. Um total de 87 proteínas diferencialmente abundantes (PDAs) foram mais abundantes no músculo de novilhos Angus TRT, enquanto 27 PDAs foram mais abundantes no Angus CON. Além disso, 23 PDAs foram mais abundantes no músculo dos novilhos Brahman TRT, enquanto 17 PDAs foram mais abundantes no Brahman CON. Independentemente da raça, os novilhos do grupo TRT apresentaram maior abundância de PDAs relacionados ao metabolismo energético celular, hipertrofia muscular e proliferação celular (NDUFS, NDUFB, CKMT2, HSPB, HSPA9, PREP, MYOF, MYH6, TPM2), enquanto os novilhos do grupo CON apresentaram maior abundância de PDAs associadas a processos catabólicos e estresse oxidativo (FKBP4, MAPK1, GALM, LMO7, CALAR, UBE2M, PLIN1). As PDAs mais abundantes nos novilhos TRT em comparação com os novilhos CON foram associadas ao metabolismo celular mais eficiente, favorecendo o crescimento muscular. O presente estudo demonstrou que o uso de TPC melhora o metabolismo muscular por meio da ativação de vias anabólicas. Consequentemente, as alterações na via da respiração celular resultaram em melhor desempenho de crescimento em bovinos que utilizaram TPC em comparação com bovinos do grupo CON.
Resumo (inglês)
Two studies were conducted using omics approaches to evaluate the expression of genes and proteins related to the Longissimus thoracis muscle of beef cattle subjected to different management practices and growth technologies. In the first study, 640 F1 Angus-Nellore bulls and steers with initial body weight of 298.15 kg (n = 320/group) were submitted to feedlot finishing for 180 days. 60 Longissimus thoracis samples were randomly collected from each group in the hot carcass (at slaughter) and 48 h post-mortem (at deboning), between 12th and 13th thoracic vertebrae. Subsequently, 3 muscle samples per group were randomly selected for RNA-Seq analysis, while the post-deboning meat samples were submitted to determination of IMF content. Steers had a 2.7- fold greater IMF content than bulls (5.59 vs. 2.07%; P < 0.01). A total of 921 DEGs (differentially expressed genes) (FDR < 0.05) were identified in the comparison between bulls and steers; of these, 371 were up-regulated, and 550 were down-regulated. Functional transcriptome enrichment analysis revealed differences in biological processes and metabolic pathways related to adipogenesis and lipogenesis, such as insulin resistance, AMPK, cAMP, regulation of lipolysis in adipocytes, and PI3K-Akt signaling pathways. Candidate genes such as FOXO1, PPARG, PCK2, CALM1, LEP, ADIPOQ, FASN, FABP4, PLIN1, PIK3R3, ROCK2, ADCY5, and ADORA1 were down-regulated in steers, which may explain the marked difference difference in IMF content when compared to bulls. The current findings suggest the importance of these pathways and genes for lipid metabolism in steers with greater IMF. Notably, this study reveals for the first time the involvement of the PI3K-Akt pathway and associated genes in regulating IMF deposition in F1 AngusNellore cattle. Castration influenced DEGs linked to energy metabolism and lipid biosynthesis, highlighting key molecular players responsible for IMF accumulation post-castration in beef cattle. In the second study, 200 steers, 100 Brahman (Bos indicus) and 100 Angus (Bos taurus), were used in a 2×2 factorial design to evaluate the effects of GPT on feedlot growth performance and carcass traits. Steers received either GPT (anabolic growth-hormonal implants, and an in-feed ionophore, antibiotic, and β-adrenergic agonist), designated as TRT (treatment) or no GPT designated as CON (control). All animals underwent a 21-day diet adaptation before being finished on a grain-based diet for 159 days (total of 180 days on feed). At the end of the feeding period, animals were harvested and Longissimus thoracis samples (five per treatment within breed) were analyzed by mass spectrometry–based proteomics to assess protein expression differences related to breed and GPT use. Angus steers had greater (P < 0.01) average daily gain (ADG) and final body weight (FBW) compared to Brahman steers. Steers that receive GPT exhibited greater (P < 0.01) ADG, FBW, hot carcass weight (HCW) and longissimus muscle area (LMA) than steers managed without GPT. A total of 87 differentially abundant proteins (DAPs) were more abundant in the muscle of steers in the Angus TRT group, while 27 DAPs were more abundant in the Angus CON group; moreover, 23 DAPs were more abundant in the muscle of steers in the Brahman TRT group, while 17 DAPs were more abundant in the Brahman CON group. Regardless of breed, steers in the TRT group had greater abundance of DAPs related to cellular energy metabolism, muscle hypertrophy and cell proliferation (NDUFS, NDUFB, CKMT2, HSPB, HSPA9, PREP, MYOF, MYH6, TPM2), while CON steers had more DAPs associated with catabolic processes and oxidative stress (FKBP4, MAPK1, GALM, LMO7, CALAR, UBE2M, PLIN1). The DAPs expressed in the TRT steers compared to CON cattle were related to more efficient cellular metabolism, favoring muscle growth. The study demonstrated that GPT enhances muscle metabolism by activating anabolic pathways. Consequently, changes in cellular respiration pathway led to improved growth performance in cattle that use GPT compared to CON cattle.
Descrição
Palavras-chave
Produção animal, Nutrição animal, Crescimento muscular, Músculo esquelético
Idioma
Português
Citação
REIS, I. A. Uma abordagem transcriptômica e proteômica do músculo longissimus thoracis de bovinos de corte confinados, com uso de diferentes práticas de manejo. 2026, 71f - Tese (Doutorado em Ciência Animal) - Universidade Estadual Paulista "Júlio de Mesquita Filho", Jaboticabal, 2025.
