БИОХИМИЯ, 2020, том 85, вып. 7, с. 879–889

УДК 577.217.5

bta-miRNA-1271 быка способствует дифференцировке преадипоцитов, направленно воздействуя на фактор активации транскрипции 3*

© 2020 Х.Ю. Сюй 1#, Ж. Шао 1#, Б.З. Инь 1, Л.М. Чжан 1, Ж.К. Фан 2, Ж.С. Чжан 1, Г.Ж. Ся 1**

Agriculture College, Yanbian University, 133002 Yanji, Jilin, China; E-mail: ybuac@ybu.edu.cn

Hirosaki University, Faculty of Agriculture and Life Science, 036-8560 Hirosaki, Japan

Поступила в редакцию 04.03.2020
После доработки 21.05.2020
Принята к публикации 21.05.2020

DOI: 10.31857/S0320972520070039

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: ATF3, bta-miR-1271, дифференцировка преадипоцитов, желтый крупный рогатый скот Яньбянь.

Аннотация

Желтый крупный рогатый скот Яньбянь является одной из пяти наиболее многочисленных пород крупного рогатого скота в Китае. Ранее нами были обнаружены различия в степени экспрессии микроRNA bta-miR-1271 в длинных мышцах спины быков и бычков желтого крупного рогатого скота Яньбянь. Однако при этом не был получен ответ на вопрос о влиянии этой микроRNA (miRNA) на процесс образования бычьего жира. Для определения роли bta-miR-1271 в процессе адипогенеза в настоящей работе нами были использованы методы предсказания генов-мишеней, репортерного теста двойной люциферазы и повышенной в результате трансфекции экспрессии и ингибирования bta-miR-1271 в клеточных культурах преадипоцитов желтого крупного рогатого скота Яньбянь. Нами было показано, что bta-miR-1271 целенаправленно воздействует на 3′-нетранслируемый участок фактора активации транскрипции 3 (ATF3), вызывая снижения уровня экспрессии гена ATF3. Повышенная экспрессия bta-miR-1271 усиливалась в результате использования имитаторов miRNA, вызывающих накопление триглицеридов. Кроме того, используя RT-qPCR и вестерн-блоттинг, мы показали, что повышенная экспрессия bta-miR-1271 приводит к значительному увеличению экспрессии гена адипогенного пероксисомального пролифератор-активированного рецептора γ (PPARγ) и CCAAT энхаансер-связывающего белка α (C/EBPα) как на уровне белка, так и на уровне mRNA. Ингибирование экспрессии bta-miR-1271 приводило к обратному эффекту. Полученные нами результаты свидетельствуют о том, что bta-miR-1271 регулирует дифференцировку преадипоцитов желтого рогатого скота Яньбянь путем ингибирования экспрессии гена ATF3, что указывает на важную роль miRNA-опосредованной регуляции процесса адипогенеза. Кроме того, miR-1271 и ее ген(-ы)-мишени могут стать объектами для развития нового направления исследований для изучения биологических агентов, влияющих на внутримышечное отложение жира у крупного рогатого скота.

Сноски

* Первоначально английский вариант рукописи опубликован на сайте «Biochemistry» (Moscow) http://protein.bio.msu.ru/biokhimiya, в рубрике «Papers in Press», BM20-055, 15.06.2020.

** Адресат для корреспонденции.

# Авторы внесли равный вклад в работу.

Финансирование

Выполнение данной работы было поддержано Программой Развития Науки и Технологий провинции Цзилинь Китайской Народной Республики (грант № 20160204017NY).

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов в какой-либо сфере деятельности.

Соблюдение этических норм

При выполнении настоящей работы были соблюдены все требования международных, национальных и/или ведомственных руководств по работе с лабораторными животными.

Дополнительные материалы

Приложение к статье на английском языке опубликовано на сайте журнала «Biochemistry» (Moscow) (http://protein.bio.msu.ru/biokhimiya/) и на сайте издательства Springer (https://link.springer.com/journal/10541), том 85, вып. 7, 2020.

Список литературы

1. Yun, J., Jin, H., Cao, Y., Zhang, L., Zhao, Y., Jin, X., and Yu, Y. (2018) RNA-Seq analysis reveals a positive role of HTR2A in adipogenesis in yan yellow cattle, Int. J. Mol. Sci., 19, 1760, doi: 10.3390/ijms19061760.

2. Han, J., Lee, J. E., Jin, J., Lim, J. S., Oh, N., Kim, K., Chang, S., Shibuya, M., Kim, H., and Koh, G. Y. (2011) The spatiotemporal development of adipose tissue, Development, 138, 5027-5037, doi: 10.1242/dev.067686.

3. Tang, W., Zeve, D., Suh, J. M., Bosnakovski, D., Kyba, M., Hammer, R. E., Tallquist, M. D., and Graff, J. M. (2008) White fat progenitor cells reside in the adipose vasculature, Science, 322, 583-586, doi: 10.1126/science.1156232.

4. Dani, C., Smith, A., Dessolin, S., Leroy, P., Staccini, L., Villageois, P., Darimont, C., and Ailhaud, G. (1997) Differentiation of embryonic stem cells into adipocytes in vitro, J. Cell Sci., 110, 1279-1285, doi: 10.1159/000244147.

5. Pittenger, M. F., Mackay, A. M., Beck, S. C., Jaiswal, R. K., Douglas, R., Mosca, J. D., Moorman, M. A., Simonetti, D. W., Craig, S., and Marshak, D. R. (1999) Multilineage potential of adult human mesenchymal stem cells, Science, 284, 143-147, doi: 10.1126/science.284.5411.143.

6. Gregoire, F. M., Smas, C. M., and Sul, H. S. (1998) Understanding adipocyte differentiation, Physiol. Rev., 78, 783-809, doi: 10.1152/physrev.1998.78.3.783.

7. Otto, T. C., and Lane, M. D. (2005) Adipose development: from stem cell to adipocyte, Crit. Rev. Biochem. Mol. Biol., 40, 229-242, doi: 10.1080/10409230591008189.

8. Gregoire, F. M. (2001) Adipocyte differentiation: from fibroblast to endocrine cell, Exp. Biol. Med., 226, 997-1002, doi: 10.1177/153537020122601106.

9. Bartel, D. P. (2004) MicroRNAs: genomics, biogenesis, mechanism, and function, Cell, 116, 281-297, doi: 10.1016/S0092-8674(04)00045-5.

10. Bartel, D. P. (2009) MicroRNAs: target recognition and regulatory functions, Cell, 136, 215-233, doi: 10.1016/j.cell.2009.01.002.

11. Vishnoi, A., and Rani, S. (2017) MiRNA biogenesis and regulation of diseases: an overview, Methods Mol. Biol., 1509, 1-10, doi: 10.1007/978-1-4939-6524-3_1.

12. Xu, J., Zhang, L., Shu, G., and Wang, B. (2019) MicroRNA-16-5p promotes 3T3-L1 adipocyte differentiation through regulating EPT1, Biochem. Biophys. Res. Commun., 514, 1251-1256, doi: 10.1016/j.bbrc.2019.04.179.

13. Li, G., Ning, C., Ma, Y., Jin, L., Tang, Q., Li, X., Li, M., and Liu, H. (2017) miR-26b Promotes 3T3-L1 adipocyte differentiation through targeting PTEN, DNA Cell Biol., 36, 672-681, doi: 10.1089/dna.2017.3712.

14. Zhang, Z., Gao, Y., Xu, M., Wang, C., Fu, X., Liu, J., Han, D., Jiang, H., Yuan, B., and Zhang, J. (2019) miR-181a regulate porcine preadipocyte differentiation by targeting TGFBR1, Gene, 681, 45-51, doi: 10.1016/j.gene.2018.09.046.

15. Pan, Y., Jing, J., Qiao, L., Liu, J., An, L., Li, B., Ren, D., and Liu, W. (2018) MiRNA-seq reveals that miR-124-3p inhibits adipogenic differentiation of the stromal vascular fraction in sheep via targeting C/EBPα, Domest. Anim. Endocrinol., 65, 17-23, doi: 10.1016/j.domaniend.2018.05.002.

16. Liu, S., Sun, G., Yuan, B., Zhang, L., Gao, Y., Jiang, H., Dai, L., and Zhang, J. (2016) miR-375 Negatively regulates porcine preadipocyte differentiation by targeting BMPR2, FEBS Lett., 590, 1417-1427, doi: 10.1002/1873-3468.12169.

17. Gao, Y., Wang, Y., Chen, X., Peng, Y., Chen, F., He, Y., Pang, W., Yang, G., and Yu, T. (2019) MiR-127 attenuates adipogenesis by targeting MAPK4 and HOXC6 in porcine adipocytes, J. Cell. Physiol., 234, 21838-21850, doi: 10.1002/jcp.28660.

18. Xia, G. (2014) Screening of Candidate Genes Associated to Meat Quality Traits of Yanbian Yellow Cattle by a Combination of miRNA and Functional Genes Transcriptome, PhD Thesis, Yanji, Yanbian University [in Chinese].

19. Tran, K., Gealekman, O., Frontini, A., Zingaretti, M. C., Morroni, M., Giordano, A., Smorlesi, A., Perugini, J., De Matteis, R., and Sbarbati, A. (2012) The vascular endothelium of the adipose tissue gives rise to both white and brown fat cells, Cell Metab., 15, 222-229, doi: 10.1016/j.cmet.2012.01.008.

20. Fernyhough, M. E., Vierck, J. L., Hausman, G. J., Mir, P. S., Okine, E. K., and Dodson, M. V. (2004) Primary adipocyte culture: adipocyte purification methods may lead to a new understanding of adipose tissue growth and development, Cytotechnology, 46, 163-172, doi: 10.1007/s10616-005-2602-0.

21. Carnevalli, L. S., Masuda, K., Frigerio, F., Bacquer, O. L., Um, S. H., Gandin, V., Topisirovic, I., Sonenberg, N., Thomas, G., and Kozma, S. C. (2010) S6K1 plays a critical role in early adipocyte differentiation, Dev. Cell, 18, 763-774, doi: 10.1016/j.devcel.2010.02.018.

22. Xi, F., Wei, C., Xu, Y., Ma, L., He, Y., Shi, X., Yang, G., and Yu, T. (2019) MicroRNA-214-3p targeting Ctnnb1 promotes 3T3-L1 preadipocyte differentiation by interfering with the Wnt/β-catenin signaling pathway, Int. J. Mol. Sci., 20, 1816, doi: 10.3390/ijms20081816.

23. Zhu, E., Zhang, J., Zhou, J., Yuan, H., Zhao, W., and Wang, B. (2018) miR-20a-5p promotes adipogenic differentiation of murine bone marrow stromal cells via targeting Kruppel-like factor 3, J. Mol. Endocrinol., 60, 225-237, doi: 10.1530/JME-17-0183.

24. Shen, L., Li, Q., Wang, J., Zhao, Y., Niu, L., Bai, L., Shuai, S., Li, X., Zhang, S., and Zhu, L. (2018) miR-144-3p promotes adipogenesis through releasing C/EBPα from Klf3 and CtBP2, Front. Genet., 9, doi: 10.3389/fgene.2018.00677.

25. Sun, G., Li, F., Ma, X., Sun, J., Jiang, R., Tian, Y., Han, R., Li, G., Wang, Y., and Li, Z. (2019) gga-miRNA-18b-3p inhibits intramuscular adipocytes differentiation in chicken by targeting the ACOT13 gene, Cells, 8, 556, doi: 10.3390/cells8060556.

26. Jang, S. Y., Chae, M. K., Lee, J. H., Lee, E. J., and Yoon, J. S. (2019) MicroRNA-27 inhibits adipogenic differentiation in orbital fibroblasts from patients with Graves’ orbitopathy, PLoS One, 14, e0221077, doi: 10.1371/journal.pone.0221077.

27. Lin, M., Yang, Y., Peng, Z., Zhang, M., Liang, J., Chen, W., Liu, X., and Zheng, Y. (2017) FOXK2, regulated by miR-1271-5p, promotes cell growth and indicates unfavorable prognosis in hepatocellular carcinoma, Int. J. Biochem. Cell Biol., 88, 155-161, doi: 10.1016/j.biocel.2017.05.019.

28. Liu, X., Ma, L., Rao, Q., Mao, Y., Xin, Y., Xu, H., Li, C., and Wang, X. (2015) MiR-1271 inhibits ovarian cancer growth by targeting cyclin G1, Med. Sci. Monit., 21, 3152-3158, doi: 10.12659/MSM.895562.

29. Jensen, K. P., and Covault, J. (2011) Human miR-1271 is a miR-96 paralog with distinct non-conserved brain expression pattern, Nucleic Acids Res., 39, 701-711, doi: 10.1093/nar/gkq798.

30. Hai, T., Wolfgang, C. D., Marsee, D. K., Allen, A. E., and Sivaprasad, U. (1999) ATF3 and stress responses, Gene Express., 7, 321-335, doi: 10.1248/bpb.29.2502.

31. Jang, M., and Jung, M. H. (2014) ATF3 represses PPARγ expression and inhibits adipocyte differentiation, Biochem. Biophys. Res. Commun., 454, 58-64, doi: 10.1016/j.bbrc.2014.10.028.

32. Jang, M. K., Kim, C. H., Seong, J. K., and Jung, M. H. (2012) ATF3 inhibits adipocyte differentiation of 3T3-L1 cells, Biochem. Biophys. Res. Commun., 421, 38-43, doi: 10.1016/j.bbrc.2012.03.104.

33. Kim, H. B., Kong, M., Kim, T. M., Suh, Y. H., Kim, W. H., Lim, J. H., Song, J. H., and Jung, M. H. (2006) NFATc4 and ATF3 negatively regulate adiponectin gene expression in 3T3-L1 adipocytes, Diabetes, 55, 1342-1352, doi: 10.2337/db05-1507.

34. Yan, L., Coletta, L. D., Powell, K. L., Shen, J., Thames, H. D., Aldaz, C. M., and Macleod, M. C. (2011) Activation of the canonical Wnt/β-catenin pathway in ATF3-induced mammary tumors, PLoS One, 6, e0016515, doi: 10.1371/journal.pone.0016515.

35. Laudes, M. (2011) Role of WNT signalling in the determination of human mesenchymal stem cells into preadipocytes, J. Mol. Endocrinol., 46, R65-R72, doi: 10.1530/JME-10-0169.

36. Ross, S. E., Hemati, N., Longo, K. A., Bennett, C. N., Lucas, P. C., Erickson, R. L., and Macdougald, O. A. (2000) Inhibition of adipogenesis by Wnt signaling, Science, 289, 950-953, doi: 10.1126/science.289.5481.950.

37. Jang, M., Son, Y., and Jung, M. H. (2013). ATF3 plays a role in adipocyte hypoxia-mediated mitochondria dysfunction in obesity, Biochem. Biophys. Res. Commun., 431, 421-427, doi: 10.1016/j.bbrc.2012.12.154.

38. Li, J., Xu, J., Yan, X., Jin, K., Li, W., and Zhang, R. (2018) Suppression of Capn4 by microRNA-1271 impedes the proliferation and invasion of colorectal cancer cells, Biomed. Pharmacother., 99, 162-168, doi: 10.1016/j.biopha.2017.12.107.

39. Xiang, X., Deng, J., Liu, Y., Wan, L., Feng, M., Chen, J., and Xiong, J. (2015) MiR-1271 inhibits cell proliferation, invasion and EMT in gastric cancer by targeting FOXQ1, Cell. Physiol. Biochem., 36, 1382-1394, doi: 10.1159/000430304.