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Tese de Doutorado
DOI
10.11606/T.11.2018.tde-25072018-162348
Documento
Autor
Nome completo
Giancarlo de Moura Souza
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
Piracicaba, 2018
Orientador
Banca examinadora
Delgado, Eduardo Francisquine (Presidente)
Balieiro, Júlio César de Carvalho
Coutinho, Luiz Lehmann
Ferraz, André Luiz Julien
Moretti, Débora Botequio
Título em português
Diferentes taxas de crescimento após período de restrição alimentar alteram atributos de qualidade da carne e o transcriptoma de vacas
Palavras-chave em português
Crescimento muscular
Fibrose
Maciez
mRNA
Renovação de colágeno
Transcriptoma
Resumo em português
A velocidade de renovação das proteínas musculares define o crescimento muscular, e afetam a qualidade da carne, destacando-se a renovação de colágeno e taxa proteolítica que tem implicação no fenótipo de maciez. No entanto, existe pouca informação na literatura sobre mudanças no processo de remodelação de proteínas musculares em resposta à taxa de recuperação do ganho de peso, após um período de subnutrição em animais fisiologicamente maduros. Dessa forma, o uso de sequenciamento de RNA pode indicar mudanças no tecido muscular através de um perfil de expressão diferencial que explicam mudanças nos fenótipos associados ao crescimento muscular. Portanto, o objetivo deste estudo foi avaliar as mudanças no transcriptoma associado a fenótipos de carne de vacas adultas Nelore submetidas a diferentes taxas de recuperação de peso. Neste experimento foram utilizadas 28 vacas adultas de 5 a 16 anos, sendo que 23 animais, por apresentarem baixo escore corporal no inicio do experimento como resultado de perda de peso durante uma estação seca, foram aleatoriamente distribuídas em 3 grupos baseados em ganho diário de peso vivo: GB - Base (abatidos com baixo escore corporal, n=4); GL - Lento (0,6 kg/dia, n=9); GR - Rápido (1,2 kg/dia, n=10). Um quarto grupo (GM - Manutenção, n=5), foi formado de animais com alto escore corporal do início ao final do experimento. Os animais foram abatidos em quatro pontos definidos por dias (d) de confinamento (A1(0d) = GB; A2(51d) = GL e GR; A3(74d) = GR; A4(104d) = GL e GM), e as amostras do musculo Longissimus thoracis foram coletadas para obtenção do RNA total. Após a obtenção do mRNA e a preparação das bibliotecas de cDNA, o sequenciamento das amostras foi feito em um equipamento HiScanSQ. Vinte e quatro horas após o abate, foram determinados o pH e a cor instrumental (L*, a*, b*) medidos no músculo Longissimus thoracis. Dois bifes foram amostrados para a análise de força de cisalhamento às 24h e 21 dias. Na comparação entre fenótipos e genes, os contrastes utilizaram o grupo GB como referência. As análises estatísticas foram realizadas no programa R, usando ANOVA e teste de Tukey. Menores força de cisalhamento aos 21 dias (P<=0,05) foram encontradas para o grupo GL (A4) e GM (A4) comparadas ao GB. Valores de L*, a*, b* no músculo do GR (A3) também foram maiores em relação ao GB. Somente o valor de b* na gordura foi diferente (P<=0,05) em GR (A2 e A3) em relação ao GB. Foram identificados o total de 578 genes diferencialmente expressos (DE; FDR 5%) nos cinco contrastes avaliados. A análise funcional de genes DE entre contrastes identificou uma via KEEG para o grupo GL ("Ribosome") e cinco para o grupo GR ("ECM receptor interaction", "Focal Adhesion", "Protein digestion and absorption", "PI3K-Akt signaling pathway"). Para o enriquecimento GO, foram obtidas quatro categorias, sendo "Semaphorin receptor activity" para o grupo GL, enquanto "Cellular response to amino acid stimulus", "Collagen trimer" e "Extracellular matrix structural constituent" foram identificadas para GR. As vias em geral estão associadas a alterações no tecido conjuntivo do músculo. As diferenças encontradas entre fenótipos e genes indicam que as taxas de crescimento afetam de forma diferente os fenótipos associados à qualidade da carne. A realimentação em animais adultos, ao alterar o transcriptoma com possíveis impactos no tecido conjuntivo, parece mostrar um cenário de fibrose muscular no ganho rápido de peso, diferentemente do ganho lento, que mostrou ser uma alternativa para melhorar a qualidade da carne. Todavia, os impactos na estrutura muscular e proteica que possam explicar incremento em aspectos de textura da carne precisam ser determinados.
Título em inglês
Different growth after a period of feed restriction alter meat quality attributes and cow transcriptome
Palavras-chave em inglês
Collagen turnover
Fibrosis
mRNA
Muscle growth
Tenderness
Transcriptome
Resumo em inglês
The speed of renewal of muscle proteins defines muscle growth, and affect meat quality, especially the renewal the of collagen turnover and proteolytic rate that has implication in the tenderness phenotype. There is little information in the literature about changes in the muscle protein remodeling process in response to the rate of recovery of weight gain after malnutrition in physiologically mature animals. In this way, the use of RNA sequencing may indicate changes in muscle tissue through a differential expression profile that explains changes in phenotypes associated with muscle growth. Therefore, the objective of this study was to evaluate changes in the transcriptome associated with meat phenotypes of Nellore adult cows submitted to different rates of weight recovery. In this experiment, 28 adult cows from 5 to 16 years old were used, being that twenty-three animals were distributed randomly in 3 groups based on daily gain of live weight, since they presented low body score at the beginning of the experiment as a result of weight loss during a dry season: GB - Base (slaughtered with low body score, n=4); GL - Slow (0.6kg/day, n=9); GR - High (1.2 kg/day, n=10). A fourth group (GM - Maintenance, n = 5) was formed from animals with high body score from the beginning to the end of the experiment. The animals were slaughtered at four points defined by confinement days(d) (A1(0d) = GB; A2(51d) = GL and GR; A3(74d) = GR; A4(104d) = GL and GM), and Longissimus thoracis muscle samples were collected to obtain the total RNA. After obtaining the mRNA and preparation of the libraries, the sequencing of the samples was done in a HiScanSQ equipment. Twenty-four hours after slaughter, the pH and instrumental color (L*, a*, b*) were determined in the Longissimus thoracis muscle. Two steaks were collected for shear force analysis at 24h and 21 days. In the comparison of the phenotypes and genes, contrasts were used the GB group as reference. Statistical analysis were performed in R software, using ANOVA and Tukey test. Lower shear forces at 21 days (P<=0.05) were found for the GL (A4) and GM (A4) groups compared to GB. Values of L*, a*, b* in the GR (A3) muscle were also higher in relation to GB. Only the value of b* in fat was different (P<=0.05) in GR (A2 and A3) in relation to GB. A total of 578 differentially expressed genes (DE; false discovery rate 5%) in the five contrasts evaluated. Functional analysis of DE genes between contrasts identified a KEEG pathway for the GL group ("Ribosome") and five for the GR group ("ECM receptor interaction", "Focal Adhesion", "Protein digestion and absorption", "PI3K-Akt signaling pathway"). For GO enrichment, four categories were obtained, being "Semaphorin receptor activity" for GL, while "Cellular response to amino acid stimulus", "Collagen trimer" and "Extracellular matrix structural constituent" were identified for GR. Pathways in general are associated with changes in connective tissue of muscle. Re-feeding in adult animals by altering the transcriptome with possible impacts on connective tissue, seems to show a scenario of muscle fibrosis in the fast gain of weight, unlike the slow gain, which proved to be an alternative to improve meat quality. However, the impacts on muscle and protein structure that may explain the increase in meat texture aspects need to be determined.
 
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Data de Publicação
2018-08-01
 
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