JIA 4月优先上线文章（一）

产肉量是家畜（包括猪、牛和羊等）重要生产力指标和经济性状之一。产肉量是典型的数量性状，受多基因调控。影响产肉性状形成的基础是骨骼肌组织的生长和发育。骨骼肌生长发育是一个复杂的生物学过程，包括成肌细胞的形成、增殖、凋亡、迁移、融合和分化。骨骼肌损伤修复过程中基因表达变化与初始胚胎发育过程类似，完美的重现了上述骨骼肌生长发育过程。因此，骨骼肌损伤修复被认为是研究骨骼肌生长发育的理想模型。鉴定骨骼肌损伤修复过程中调节肌生成相关重要基因和特定调控网络，能够为家畜产肉量等重要经济生产性状形成的分子机制提供理论支持。已有研究表明，骨骼肌功能障碍与肌营养不良、萎缩，2型糖尿病和衰老相关的肌肉减少症等500多种人类疾病密切相关。因此，深入了解骨骼肌损伤修复过程中基因表达差异以及调控网络，也能为再生医学提供新的药物靶点，这些靶点可以增强或诱导功能性骨骼肌从头生成，以治疗先天性缺失或创伤性组织损失。

近些年针对小鼠骨骼肌损伤修复的单细胞RNA 测序(scRNA-seq)陆续产出了大量数据，但是，从单细胞水平研究骨骼肌再生过程中基因表达变化的数据库尚未构建。本研究汇集了七个关键再生时间点和正常骨骼肌单细胞RNA-seq数据（共计超过 105,000 个细胞）开展一系列生物信息分析，包括细胞聚类、细胞类型注释、细胞周期识别、骨骼肌卫星细胞发育状态转换轨迹和调节单元动态表达图谱构建等。开发构建了SCSMRD（https://scsmrd.fengs-lab.com）数据库，界面友好，操作简单，提供了多种搜索功能，包括，用户感兴趣基因在不同细胞类型和损伤修复不同时间点的动态表达图谱，不同细胞类型中特异调节单元网络动态变化和用户感兴趣基因基因在骨骼肌卫星细胞发育状态转变过程中的表达模式等。SCSMRD数据库为研究人员在单细胞层面研究骨骼肌损伤修复的转录组动态变化提供了可靠的生信技术支撑和数据支持。

卵泡抑素（FST）是骨骼肌生长和脂肪沉积的重要调节因子，能与转化生长因子β (TGF-β)超家族的多个成员结合，是动物分子育种的重要候选靶点。尽管已有文献报道FST对哺乳动物（如小鼠、猪）肌肉生长和脂肪沉积表型的影响，但其引起猪表型变化的分子机制有待进一步明确。本研究制备了在骨骼肌组织中特异表达人FST基因的转基因（TG）猪，并进行了表型鉴定。相较于野生型（WT）猪，TG猪骨骼肌重量显著增加 (P<0.05)，脂肪沉积显著减少 (P<0.05)，代谢状态显著改善 (P<0.05)。根据表型变化，利用RNA-seq技术对WT猪和TG猪的骨骼肌（酵解型：背最长肌，氧化型：腰大肌）、白色脂肪（皮下脂肪：背部皮下脂肪，内脏脂肪：腹膜后脂肪）和肝脏共6个组织进行了转录组比较分析。结果表明，PIK3-AKT信号通路、钙离子信号通路及氨基酸代谢通路在FST诱导的骨骼肌肥大中具有重要作用；MYH7 基因（决定I型肌纤维）表达量的相对比例在TG猪腰大肌中显著减低，氧化磷酸化和脂肪酸代谢等相关信号通路也在TG猪腰大肌中显著下调；相较于WT猪，TG猪脂肪中的AMPK信号通路、脂代谢相关通路发生显著变化，脂质合成、脂质分解及脂质储存相关基因表达量在皮下脂肪中显著降低，脂质分解相关基因表达量在腹膜后脂肪组织中显著升高。肝脏组织中，TGF-β信号通路相关基因在TG猪中显著下调。这些结果将有助于理解卵泡抑素引起猪表型变化的分子机制，为该候选靶点进一步在分子育种中的应用提供了基础数据。