Análise das diferenças moleculares associadas ao crescimento determinado e indeterminado de peixes - Barbosa, Mirely Francine dos Santos [UNESP] (Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2024)
Os peixes representam o grupo de vertebrados mais diverso do planeta, possuindo extrema importância para a geração de renda e a alimentação, tendo em vista que a aquicultura foi o setor de alimentos que mais cresceu no período de 2004 a 2014. Diante do crescimento populacional ocorrido nos últimos anos, a segurança alimentar se tornou pauta de inúmeras pesquisas, demonstrando a necessidade de buscar alternativas para o aumento da produção. Mais de 60% da massa corpórea dos peixes é constituída por tecido muscular, responsável pela locomoção e geração de energia. O crescimento do tecido é comandado pelas Células Precursoras Miogênicas (MPCs) e pode ocorrer por hipertrofia, acréscimo de mionúcleos à fibras pré-existentes, ou hiperplasia, formação de novas fibras. A hiperplasia, por sua vez, pode ocorrer de forma ordenada da superfície para o interior do miótomo, sendo classificada como estratificada, ou as novas células podem se distribuir entre as que já existiam, que caracteriza a hiperplasia em mosaico. Peixes que mantém os dois tipos de hiperplasia ao longo de toda a vida atingem maiores tamanhos e são chamados de peixes de crescimento indeterminado, já os que mantém a hiperplasia em mosaico restrita aos primeiros dias pós-eclosão são os de crescimento determinado. Diante disso, nosso objetivo foi analisar o transcriptoma de Piaractus mesopotamicus (pacu), um peixe de crescimento indeterminado, e de Danio rerio (zebrafish), de crescimento determinado, buscando marcadores moleculares que diferenciam os tipos de crescimento, em especial o indeterminado. Para isso, a partir de dados do European Nucleotide Arquive, realizamos a montagem do transcriptoma e identificamos os genes diferencialmente expressos (GDEs). Depois, selecionamos os transcritos up-regulados (mais expressos) no pacu, e submetemos a análises de ontologias e construção de redes de interação, que nos permitiram selecionar 3 genes de interesse para a validação via RT-qPCR: mtpn (miotrofina), sugt1 (supressor do alelo G2 do homólogo SKP1) e rock1 (proteína quinase associada a Rho). Apesar de contratempos com algumas amostras, os resultados mostraram que mtpn e sugt1 possuíram maior expressão média do que o rock1, inferido a partir da média do CT, o que corrobora com a literatura. Tal fato pode estar associado a função dos genes, já que o mtpn está associado ao aumento da síntese de proteínas estruturais como a actina e miosina, sugerindo seu papel no crescimento e diferenciação celular; o sugt1 interfere na progressão do ciclo celular, através da mediação do complexo cinetócoro e degradação de marcadores de senescência celular; já o rock1 está relacionado à redução da diferenciação celular e diminuição de massa muscular. Utilizando análises globais de dados de transcriptoma, nosso estudo detectou genes que possivelmente influenciam o crescimento muscular em espécies de peixes de crescimento indeterminado. Com isso, avançamos na compreensão sobre a biologia muscular e as distinções entre os tipos de crescimento (determinado e indeterminado), identificando potenciais marcadores moleculares relacionados ao crescimento indeterminado. Esses achados podem beneficiar o setor econômico, ao permitir uma exploração mais eficaz desses genes em pesquisas futuras na área.

Fish represent the most diverse group of vertebrates on the planet, with extreme importance for income generation and food supply, considering that aquaculture was the fastest-growing food sector from 2004 to 2014. Given the population growth that has occurred in recent years, food security has become the focus of numerous studies, highlighting the need to seek alternatives to increase production. More than 60% of the fish's body mass consists of muscle tissue, responsible for locomotion and energy generation. Tissue growth is driven by Myogenic Precursor Cells (MPCs) and can occur through hypertrophy, the addition of myonuclei to pre-existing fibers, or hyperplasia, the formation of new fibers. Hyperplasia, in turn, can occur in an ordered manner from the surface to the interior of the myotome, classified as stratified, or the new cells can distribute themselves among the pre-existing ones, which characterizes mosaic hyperplasia. Fish that maintain both types of hyperplasia throughout life reach larger sizes and are called indeterminate-growing fish, while those that restrict mosaic hyperplasia to the first few days post-hatching are referred to as determinate-growing fish. Therefore, our objective was to analyze the transcriptome of Piaractus mesopotamicus (pacu), an indeterminate-growing fish, and Danio rerio (zebrafish), a determinate-growing fish, in search of molecular markers that differentiate the types of growth, especially indeterminate growth. To achieve this, we assembled the transcriptome and identified differentially expressed genes (DEGs) from data obtained from the European Nucleotide Archive. We then selected the up-regulated transcripts (more highly expressed) in pacu and subjected them to ontology analyses and interaction network construction, which allowed us to select three genes of interest for validation via RT-qPCR: mtpn (myotrophin), sugt1 (suppressor of G2 allele of SKP1 homolog), and rock1 (Rho-associated protein kinase). Despite setbacks with some samples, the results showed that mtpn and sugt1 had higher mean expression than rock1, inferred from the mean CT value, which aligns with the literature. This finding may be related to the function of these genes, as mtpn is associated with the increased synthesis of structural proteins such as actin and myosin, suggesting its role in growth and cellular differentiation; sugt1 interferes with cell cycle progression through kinetochore complex mediation and degradation of cellular senescence markers; while rock1 is related to reduced cell differentiation and decreased muscle mass. By using global transcriptome data analyses, our study identified genes that may influence muscle growth in indeterminate-growing fish species. Thus, we advanced the understanding of muscle biology and the distinctions between growth types (determinate and indeterminate), identifying potential molecular markers related to indeterminate growth. These findings could benefit the economic sector by enabling more effective exploration of these genes in future research in the field.
Analysis of the molecular differences associated with determinate and indeterminate fish growth
Keywords: Peixes; Músculo esquelético; Crescimento determinado e indeterminado; Fish; Skeletal muscle; Growth determined and undetermined