Publicação: Efeito da suplementação na fase de cria sobre a coexpressão de genes transcritos no músculo Longissimus thoracis de bezerros f1 angus x nelore à desmama
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Data
2025-02-20
Autores
Orientador
Curi, Rogerio Abdallah 
Coorientador
Pós-graduação
Ciência Animal - FCAV
Curso de graduação
Título da Revista
ISSN da Revista
Título de Volume
Editor
Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Tipo
Dissertação de mestrado
Direito de acesso
Acesso aberto
Resumo
Resumo (português)
Diferentes estratégias têm sido utilizadas para aumentar a deposição de gordura intramuscular na carne bovina produzida no Brasil, principalmente da raça Nelore (Bos indicus) e seus cruzamentos, visando melhorar a qualidade do produto final, entre os quais o creep-feeding (sistema de suplementação de bezerros na fase de cria). Inexistem pesquisas que avaliaram o efeito do creep-feeding sobre a coexpressão gênica no músculo de bovinos de corte. Desta forma, este estudo teve como objetivo analisar as diferenças na coexpressão gênica ao desmame de bovinos mestiços submetidos a diferentes tratamentos na fase de cria. Foram utilizados 48 bezerros mestiços Angus-Nelore, não castrados, meios-irmãos, mantidos a partir dos 30 dias de idade até o desmame em dois tratamentos (n=24/tratamento): grupo 1 ou controle (G1) – sem creep feeding; e grupo 2 (G2) – com creep feeding. Os animais foram desmamados aos 210 dias e, em seguida, terminados em confinamento por 180 dias recebendo dieta contendo 12,6% de volumoso e 87,4% de concentrado à base de milho. A partir de amostras do músculo Longissimus thoracis (LT) do lado esquerdo da carcaça, coletadas ao abate, foram analisadas características da carcaça e da carne de todos os animais do experimento. Os grupos apresentaram diferenças significativas (p<0,05) para peso à desmama – PD (228,92±5,07 vs 243,57±5,70), espessura de gordura subcutânea – EGS (12,96±0,83 vs. 10,61±0,42), porcentagem de lipídeos – %G (4,95±0,20 vs 5,80±0,23) e índice de marmorização – IM (321,50±13,65 vs 366,11±12,39). Entretanto, os pesos no início do experimento e ao abate (390 dias) não diferiram. A partir de alíquotas do LT de biópsias da meia carcaça direita, coletadas à desmama, foram gerados transcritos, por meio de RNA-Seq, de 12 indivíduos de cada grupo. A análise de coexpressão gênica foi conduzida considerando os transcritos das 24 amostras por meio do pacote CEMITool v. 1.28.0 no ambiente do software R. A determinação dos módulos de genes coexpressos foi realizada utilizando os arquivos de: matriz de contagem (transcritos gênicos x amostras); anotação de amostras; conjuntos de genes de vias canônicas dos bancos de dados KEGG, WikiPathways e Reactome e de genes derivados da ontologia de Processos Biológicos do Gene Ontology; interações gênicas/proteicas para a espécie Bos taurus. Após a identificação dos módulos gênicos, foi conduzida a Análise de Enriquecimento de Conjunto de Genes (Gene Set Enrichment Analysis – GSEA) para cada módulo de coexpressão. A análise de sobre representação (Over Representation Analysis – ORA) foi realizada para cada módulo, com as vias metabólicas e os processos biológicos, utilizando os pacotes clusterProfiler e enrichplot no ambiente do R. A rede de interação dos módulos, que é o resultado da integração das redes de coexpressão com dados de interactoma, foram identificados pelo CEMiTool; a partir desta analise o pacote retornou os genes hubs (genes com mais conexões dentro de cada módulo). Foram definidos sete módulos de coexpressão, dos quais cinco (M1, M2, M3, M4, e M6) tiveram atividades diferenciadas ente G1 e G2, identificadas por meio da Análise de Enriquecimento de Conjunto de Genes (p.adjust < 0.002). M1, M4, e M6 foram mais ativos no G1, enquanto M2 e M3 foram mais ativos no G2. Os módulos 1 (216 genes), 2 (145 genes) e 3 (76 genes) tiveram maior associação de suas atividades com os tratamentos avaliados, constatado pelos valores de escore de enriquecimento normalizado (Normalized Enrichment Score – NES) da Gene Set Enrichment Analysis (GSEA). Em cada um destes três módulos foram analisados os genes hubs, bem como as vias metabólicas e os processos biológicos enriquecidos. Os resultados encontrados mostraram que a falta de suplementação na fase de cria provocou o enriquecimento de processos biológicos como a Oxidação lipídica (GO:0034440), além de uma maior atividade de genes hubs como CDKN1A, FOXO1 e NAMPT, os quais podem suprimir a miogênese e a adipogênese. Por outro lado a suplementação na fase de cria foi capaz de aumentar o peso à desmama, bem como a deposição das gorduras subcutânea e intramuscular ao abate. Neste contexto houve maior atividade dos genes hubs ITGB6, REEP1, TPCN1, PPARA, PTPN11 e MAP3K20, além do enriquecimento de processos biológicos como Desenvolvimento do tecido muscular (GO:0060537) e Diferenciação de células de gordura (GO: 0045444). Tais achados permitem concluir que a suplementação na fase de aleitamento foi capaz de refletir em aspectos do desempenho até a desmama, assim como da qualidade da carne, como o marmoreio, que é de expressão tardia. Ademais os genes hubs identificados, bem como as vias metabólicas e processos biológicos enriquecidos a partir dos módulos de maior correlação com os tratamentos, permitiram elucidar, ao menos em parte, os mecanismos biológicos envolvidos nestes processos fisiológicos.
Resumo (inglês)
Various strategies have been used to increase the deposition of intramuscular fat in beef produced in Brazil, mainly from the Nelore breed (Bos indicus) and its crossbreeds, with the aim of improving the quality of the final product, including creep-feeding (a system of supplementation for calves during the calving phase).There is no research evaluating the effect of creep-feeding on gene coexpression in beef muscle. The aim of this study was to analyze the differences in gene coexpression at weaning in crossbred cattle subjected to different treatments in the cow-calf phase. 48 male, uncastrated, half-brother F1 Angus-Nelore calves were used and were maintained from 30 days of age until weaning in two treatments (n=24/treatment): Group 1 or control (G1) - without creep-feeding; G2 - with creep-feeding. The animals were weaned at 210 days of age and finished 180 days on a diet containing 12.6% roughage and 87.4% corn-based concentrate. Carcass and meat characteristics of all animals in the study were analyzed using samples of longissimus thoracis (LT) muscle from the left side of the carcass collected at slaughter. The groups showed significant differences (p<0.05) for weaning weight - WW (228.92±5.07 vs. 243.57±5.70), backfat thickness - BFT (12.96±0.83 vs. 10.61±0.42), lipid percentage - %G (4.95±0.20 vs. 5.80±0.23) and marbling index - MI (321.50±13.65 vs. 366.11±12.39).However, the weights at the beginning of the experiment and at slaughter (390 days) were not different. From LT aliquots of right half carcass biopsies collected at weaning, transcriptomes were generated using RNA-Seq of 12 individuals from each group. Gene coexpression analysis was performed considering the transcripts of the 24 samples using the CEMITool v. 1.28.0 package in the R software environment. Coexpressed gene modules were determined using the following files: count matrix (gene transcripts x samples); sample annotation; sets of canonical pathway genes from the KEGG, WikiPathways, and Reactome databases and genes derived from the Gene Ontology Biological Processes ontology; gene/protein interactions for the species Bos taurus. After identifying the gene modules, Gene Set Enrichment Analysis (GSEA) was performed for each co-expression module. The Over Representation Analysis (ORA) was performed for each module, with the metabolic pathways and biological processes, using the clusterProfiler and enrichplot packages in the R environment. The interaction network of the modules, resulting from the integration of the coexpression networks with the interactome data, was identified by CEMiTool; from this analysis, the package returned the hub genes (genes with the most connections within each module). Seven coexpression modules were defined, five of which (M1, M2, M3, M4, and M6) had different activities between G1 and G2, identified using Gene Set Enrichment Analysis (p.adjust < 0.002). M1, M4 and M6 were more active in G1, while M2 and M3 were more active in G2. Modules 1 (216 genes), 2 (145 genes) and 3 (76 genes) had a greater association of their activities with the treatments evaluated, as verified by the Gene Set Enrichment Analysis (GSEA) Normalized Enrichment Score (NES) values. In each of these three modules, the hub genes were analyzed, as well as the metabolic pathways and biological processes enriched. The results showed that the lack of supplementation in the rearing phase led to an increase in biological processes such as lipid oxidation (GO:0034440), as well as increased activity of hub genes such as CDKN1A, FOXO1 and NAMPT, which can suppress myogenesis and adipogenesis. On the other hand, supplementation during the rearing phase was able to increase weaning weight, as well as subcutaneous and intramuscular fat deposition at slaughter. In this context, there was greater activity of the hub genes ITGB6, REEP1, TPCN1, PPARA, PTPN11 and MAP3K20, as well as enrichment of biological processes such as Muscle tissue development (GO:0060537) and Fat cell differentiation (GO: 0045444). These findings lead us to conclude that supplementation during the suckling phase was able to affect aspects of performance until weaning, as well as meat quality, such as marbling, which is expressed later. In addition, the hub genes identified, as well as the metabolic pathways and biological processes enriched from the modules with the highest correlation with the treatments, made it possible to elucidate, at least in part, the biological mechanisms involved in these physiological processes.
Descrição
Palavras-chave
Idioma
Português
Como citar
REOLON, H.G. - Efeito da suplementação na fase de cria sobre a coexpressão de genes transcritos no músculo Longissimus thoracis de bezerros f1 angus x nelore à desmama - 2025, 74f - Dissertação (Mestrado em Ciência Animal) - Universidade Estadual Paulista "Julio de Mesquita Filho", Jaboticabal, 2025.
