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Doctoral Thesis
DOI
10.11606/T.11.2006.tde-09102006-155143
Document
Author
Full name
Erika Cristina Jorge
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
Piracicaba, 2006
Supervisor
Committee
Coutinho, Luiz Lehmann (President)
Alvares, Lucia Elvira
Garcia, José Fernando
Meirelles, Flavio Vieira
Regitano, Luciana Correia de Almeida
Title in Portuguese
Identificação e caracterização de transcritos associados ao desenvolvimento e crescimento da musculatura esquelética em frangos (Gallus gallus)
Keywords in Portuguese
embrião de animal
fisiologia animal
frangos
tecido animal
Abstract in Portuguese
Os grandes avanços obtidos em quantidade de massa muscular nos animais domésticos foram alcançados por programas de melhoramento genético baseados na seleção de características fenotípicas observados na fase adulta do animal. No entanto, o número de precursores miogênicos e conseqüentemente, de fibras musculares, é determinado nos estádios embrionários do desenvolvimento. Este fato direcionou o programa miogênico como alvo de busca de potenciais transcritos candidatos que possam causar impacto sobre a deposição muscular em animais domésticos. Este trabalho objetivou identificar transcritos candidatos originais associados ao desenvolvimento e crescimento do tecido muscular esquelético em frangos (Gallus gallus). Um total de 4.534 transcritos (ESTs) identificados em trabalhos anteriores foram imobilizados em membrana de náilon (microarranjo) para permitir a investigação das diferenças no padrão de expressão entre genótipos e tecidos. O perfil transcricional do tecido muscular peitoral entre linhagens contrastantes para potencial de crescimento e deposição muscular da Embrapa Suíno Aves permitiu identificar 98 transcritos diferencialmente expressos, que foram validados por amplificação quantitativa de transcritos reversos (RT-PCRq), e localizados em regiões coincidentes às anteriormente mapeadas por QTLs. Estes transcritos são agora os candidatos preferenciais para a identificação de mutações e desenvolvimento de marcadores específicos que possam ser empregados em programas de melhoramento e seleção precoce ou indireta de aves. O mesmo microarranjo foi utilizado para caracterizar os transcritos desconhecidos pelo padrão de expressão entre cinco tecidos (cérebro, coração, fígado, músculo e pele). Esta abordagem permitiu identificar transcritos com padrão de expressão tecido-específico e tecido-preferencialmente expressos e caracterizar 24 transcritos desconhecidos como co-expressos aos transcritos músculo esquelético-específicos. Por fim, o orientador de axônio RGM-A (Repulsive guidance molecule A), identificado como músculo esquelético-específico, foi selecionado para ser funcionalmente analisado in vivo, para investigar uma possível função deste transcrito atípico no tecido muscular e comprovar a eficiência dos microarranjos em orientar a seleção de transcritos candidatos. O padrão de expressão de RGM-A em embriões de frango e os efeitos da super-expressão sobre Pax3 indicaram uma possível associação deste orientador de axônio com a formação da musculatura esquelética dos vertebrados superiores. Os transcritos candidatos indicados por análises de microarranjo deste trabalho serão úteis não apenas para que os programas de melhoramento sejam capazes de manter ou aumentar os índices de crescimento das aves, que atualmente buscam por informações adicionais para superar os limites impostos pelo próprio perfil genético alcançado em anos de seleção. Estes resultados também abriram novas perspectivas para a caracterização funcional in vivo de transcritos desconhecidos, tendo embriões de frango como modelo animal.
Title in English
Identification and characterization of transcripts associated with skeletal muscle development and growth in chicken (Gallus gallus)
Keywords in English
animal embryo
animal physiology
animal tissue
chicken
Abstract in English
by animal breeding programs along the years based on the observation of adult phenotypic characters. But, the number of myogenic precursor cells and, consequently, the number of muscle fibers is determined during the embryonic stages of development. Therefore, the embryonic myogenic program is an ideal target for searching potential candidate-transcripts, that can influence skeletal muscle deposition in domestic animals. This work aimed to identify original candidate-transcripts associated with skeletal muscle development and growth in chicken embryos (Gallus gallus). A total of previously identified 4,534 transcripts (Expressed Sequence Tags) were transferred to a nylon membrane (microarray) to investigate differences in expression patterns among genotypes and tissues. The pectoral skeletal muscle transcriptional pattern between broiler and layer chicken lines allowed the identification of 98 differentially expressed transcripts, whose expression were validated by quantitative RT-PCR (Reverse-transcription Polymerase Chain Reaction), and were co-localized in coincident regions with previously mapped QTLs (Quantitative Trait Loci). These transcripts are now preferential candidates to further identify mutations, and/or to develop specific markers to be used in breeding programs for early or indirect selection of superior animals. The same microarray was used to characterize unknown transcripts by expression patterns among five tissues (brain, heart, liver, muscle and skin). This approach allowed to identify tissue-specific and/or preferentially-expressed transcripts, and to characterize 24 unknown transcripts as co-expressed with skeletal musclespecific ones. Finally, the axon guidance molecule RGM-A, identified as skeletal muscle-specific transcript by microarrays, was selected to be functionally analyzed in vivo, to investigate the function of this atypical transcript in the skeletal muscle and to demonstrate the approach efficiency to guide selection of candidate transcripts. The RGM-A expression pattern and the Pax3 phenotype after over-expression in chicken embryos indicated a possible association of this axon guidance with the skeletal muscle formation. The candidate transcripts identified by mycroarray analyses may be useful in animal breeding programs to increase the present gains in chicken growth rate, since additional information is urgently required to surpass current limits of selection gains. The results have also opened a new range of possibilities to promote the functional characterization in vivo of unknown transcripts, having chicken embryos as models.
 
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ErikaJorge.pdf (1.58 Mbytes)
Publishing Date
2006-10-20
 
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