Exploring the pig muscle transcriptome and candidate genes for lipid metabolism

Abstract

El consum global de carn, amb el porc com a una opció destacada, està en augment. Millorar la qualitat de la carn està estretament relacionat amb les preferències del consumidor per productes carnics més saludables i saborosos. Factors clau que influeixen en la qualitat de la carn inclouen la composició d'àcids grassos i la greix intramuscular, tot i que els processos subjacents són complexos i diversos. L'objectiu de la tesi és descodificar els mecanismes moleculars que afecten al metabolisme de lípids i la composició d'àcids grassos en la carn de porc. Donat que el porc és una de les fonts principals de carn consumida pels humans, la creixent demanda de carn d'alta qualitat destaca la importància de comprendre els processos moleculars que controlen la producció i qualitat de la carn. Vam estudiar l'expressió d'ARNm del múscul longissimus dorsi de 45 gens candidats relacionats amb el metabolisme de lípids en un total de 354 animals. L'eGWAS va identificar 301 eSNPs ubicats en 27 eQTLs. Tres dels 27 eQTLs corresponents als gens GPAT3, RXRA i UCP3 es van classificar com a regions cis-eQTLs, mentre que els 24 restants es van identificar com a trans-eQTLs. A més, l'eGWAS va revelar dos trans-eQTL hotspots, que regulen l'expressió de diversos gens candidats. A més, les dades de RNA-Seq de 129 animals del retrocruce Ibèric × Duroc es van utilitzar per identificar 2.146 SNPs que presentaven expressió al·lèlica diferencial en un total de 1.621 gens mitjançant l'anàlisi de l'expressió al·lèlica específica (ASE). Dels 2.146 SNPs, 69 es trobaven en 52 gens relacionats amb les vies del metabolisme de lípids i la composició d'àcids grassos. Els 10 ASE-SNPs ubicats als gens ACADM, ECHS1, UCP3, LPIN1, PRXL2B, FDFT1, PNPLA2, ACSL1 i ETFA van ser els més interessants degut a la seva major proporció d'expressió al·lèlica específica. Finalment, es va dur a terme un estudi sobre el transcriptoma de múscul en 129 porcs mitjançant les dades de RNA-Seq amb l'objectiu d'identificar gens candidats relacionats amb el metabolisme de lípids i reguladors de l'expressió gènica muscular. L'eGWAS va identificar un total de 2.678 eQTLs ubicats en 854 gens, dels quals 620 es van classificar com a cis-eQTL i 2.058 com a trans-eQTL. Entre els 854 gens, 101 estaven associats amb les vies del metabolisme de lípids i la composició d'àcids grassos. Els principals processos identificats per als 854 gens amb eQTLs significatius van ser processos metabòlics, el procés metabòlic d'oxoàcids i el procés metabòlic d'àcids carboxílics. Finalment, els gens ACAA1, CLN, CYP2B22, GBA i LDHD es van proposar com a gens candidats per modular els nivells relatius de vuit àcids grassos diferents.

El consumo global de carne, con el cerdo como una elección destacada, está en aumento. Mejorar la calidad de la carne está estrechamente relacionado con las preferencias del consumidor por productos cárnicos más saludables y sabrosos. Factores clave que influyen en la calidad de la carne incluyen la composición de ácidos grasos y la grasa intramuscular, aunque los procesos subyacentes son complejos y diversos. El objetivo de la tesis es descifrar los mecanismos moleculares que afectan al metabolismo de lípidos y la composición de ácidos grasos en la carne de cerdo. Dado que el cerdo es una de las fuentes principales de carne consumida por los humanos, la creciente demanda de carne de alta calidad destaca la importancia de comprender los procesos moleculares que controlan la producción y calidad de la carne. Estudiamos la expresión de ARNm del músculo longissimus dorsi de 45 genes candidatos relacionados con el metabolismo de lípidos en un total de 354 animales. El eGWAS identificó 301 eSNPs ubicados en 27 eQTLs. Tres de los 27 eQTLs correspondientes a los genes GPAT3, RXRA y UCP3 se clasificaron como regiones cis-eQTLs, mientras que los 24 restantes se identificaron como trans-eQTLs. Además, el eGWAS reveló dos trans-eQTL hotspots, que regulan la expresión de varios genes candidatos. Además, los datos de RNA-Seq de 129 animales del retrocruce Ibérico × Duroc se usaron para identificar 2,146 SNPs que presentaban expresión alélica diferencial en un total de 1,621 genes mediante análisis de expresión alélica específica (ASE). De los 2,146 SNPs, 69 se encontraban en 52 genes relacionados con las vías del metabolismo de lípidos y la composición de ácidos grasos. Los 10 ASE-SNPs ubicados en los genes ACADM, ECHS1, UCP3, LPIN1, PRXL2B, FDFT1, PNPLA2, ACSL1 y ETFA fueron los más interesantes debido a su mayor proporción de expresión alélica específica. Finalmente, se llevó a cabo un estudio sobre el transcriptoma de músculo en 129 cerdos mediante los datos de RNA-Seq con el objetivo de identificar genes candidatos relacionados con el metabolismo de lípidos y reguladores de la expresión génica muscular. El eGWAS identificó un total de 2,678 eQTLs ubicados en 854 genes, de los cuales 620 se clasificaron como cis-eQTL y 2,058 como trans-eQTL. Entre los 854 genes, 101 estaban asociados con las vías del metabolismo de lípidos y la composición de ácidos 14 grasos. Los principales procesos identificados para los 854 genes con eQTLs significativos fueron procesos metabólicos, el proceso metabólico de oxoácidos y el proceso metabólico de ácidos carboxílicos. Por último, los genes ACAA1, CLN, CYP2B22, GBA y LDHD se propusieron como genes candidatos para modular los niveles relativos de ocho ácidos grasos diferentes.

Global meat consumption, with pork as a prominent choice, is on the rise. Enhancing meat quality is closely linked to consumer preferences for healthier and more flavourful meat products. Key factors influencing meat quality include fatty acid composition and intramuscular fat, although the underlying processes are intricate and multifaceted. This thesis is dedicated to uncovering the molecular mechanisms that affect lipid metabolism and fatty acid composition in pork. As pork stands as one of the primary source of human-consumed meat, the growing demand for high-quality meat highlight the importance of understanding the molecular processes controlling meat production and quality. We studied the longissimus dorsi mRNA expression of 45 candidate genes related to lipid metabolism in a total of 354 animals. The eGWAS identified 301 eSNPs located in 27 eQTLs. Three out of 27 eQTLs corresponding to the GPAT3, RXRA and UCP3 genes were classified as cis-acting eQTLs, whereas the remaining 24 eQTLs presented trans-acting effects. In addition, the eGWAS revealed two trans-eQTL hotspots, which regulate the expression of various candidate genes. Moreover, RNA-Seq data from Backcross Iberian × Duroc pigs were used to identify 2,146 SNPs which presented allelic imbalance in a total of 1,621 genes through allelicspecific expression (ASE) analysis. Among the 2,146 SNPs, 69 were located in 52 genes involved in lipid metabolism and fatty acid composition pathways. The top ten ASE-SNPs located in ACADM, ECHS1, UCP3, LPIN1, PRXL2B, FDFT1, PNPLA2, ACSL1 and ETFA genes were the most interesting based on the higher proportion of allele-specific expression. Finally, a study on muscle transcriptome of 129 pigs by RNA-Seq was carried out with the aim to identify candidate genes related to lipid metabolism and muscle gene expression regulators. The eGWAS identified a total of 2,678 eQTLs located in 854 genes, of which 620 were classified as cis-eQTL and 2,058 as trans-eQTLs. Among the 854 genes, 101 were associated with lipid metabolism and fatty acid composition pathways. The main pathways identified for the 854 genes with significant eQTLs were metabolic processes, oxoacid metabolic process, and carboxylic acid metabolic process. At last, 12 ACAA1, CLN, CYP2B22, GBA and LDHD genes were proposed as candidate genes in modulating the levels of eight different fatty acids.