Identification of candidate genes for porcine meat quality and investigation of effects of sulforaphane on porcine satellite cells

Abstract

Meat quality has received more and more customer's attention. Muscle growth rate is closely related with the efficiency of pig production. Meat quality and muscle growth are two important issues in pig production. The present work identified a potential candidate gene, SOX-6, for pig breeding and investigated the effect of sulforaphane on muscle growth. <br /> The genetic work identified a candidate gene, SOX-6, for porcine growth, carcass and meat quality traits. In this work, we investigated single nucleotide polymorphisms (SNPs) and expression of the candidate gene SOX-6, which is selected based on our previous work. The first SNP from porcine SOX-6, rs81358375, was found to be associated with pH 45 min <em>post mortem</em> (p.m.) in loin (pH1_L), the thickness of backfat and side fat and carcass length in a Pietrain population and was related with backfat thickness and daily gain in a Duroc × Pietrain (DuPi) F₂ population. The other SNP of porcine SOX-6, rs321666676, was related with meat colour in the Pietrain population. In the DuPi population, the SOX-6 mRNA expression is not significant different in the divergent pH1L pigs. However, the protein expression of SOX-6 in pigs with high pH1_L was significantly less abundant compared with low pH1_L pigs. Based on these results, SOX-6 shows to be a promising candidate for porcine growth, carcass and meat quality traits. <br /> In the epigenetic work, we investigated effects of sulforaphane (SFN) on porcine satellite cells. Our previous study has found SFN treatment inhibited the expression of myostatin in porcine satellite cells. In line with this previous study, we found that SFN enhanced the proliferation of the porcine satellite cells and modulated the expression of myogenic regulatory factors. SFN treatment changed the expression of HDAC members and supressed their activity. The activity of TGF-β signalling was depressed by SFN, which also up-regulated the expression of Smad7, an endogenous suppressor of TGF-β signalling. Furthermore, we found that SFN increased transcription factors of Smad7 and decreased microRNAs targeting Smad7. In summary, our studies found the positive effects of SFN on the proliferation of porcine satellite cells and revealed the underlying mechanisms. This supports that SFN may serve as a nutritional supplement to increase the muscle growth.

<strong>Identifizierung von Kandidatengenen für Merkmale der Fleischqualität und Untersuchung der Auswirkungen von Sulforaphan auf Satellitenzellen beim Schwein </strong><br /> Fleischqualität erhält mehr und mehr Aufmerksamkeit durch den Konsumenten. Die Muskelwachstumsrate steht in enger Beziehung zur Effizienz der Schweineproduktion. Die vorliegende Arbeit zielte darauf ab ein potenzielles Kandiatengen, SOX-6, für Fleischqualität funktionell zu charakterisieren und den Effekt von Sulforaphan auf das Muskelwachstum zu untersuchen. <br /> Diese genetische Studie identifizierte SOX-6 als Kandidatengen für das Muskelwachstum sowie die Schlachtkörper- und Fleischqualitätsmerkmale. Dafür wurden Single-Nukleotid-Polymorphismen (SNPs) im SOX-6 Gen sowie seine Genund Proteinexpression im Muskel untersucht. Der SNP, rs81358375, zeigte eine Assoziation mit den Merkmalen pH 45 min post mortem (pm) im Schinken (pH1L), der Rückenspeckdicke, des Seitenfetts und der Schlachtkörperlänge in der verwendeten Piétrain Population sowie mit der Rückenspeckdicke und der tägliche Zunahme in einer Duroc × <em>Piétrain</em> (DuPi) F2-Population. Der zweite SNP von Schweine-SOX-6, rs321666676, konnte mit der Fleischfarbe in der <em>Piétrain</em> Population in Beziehung gesetzt werden. In der DuPi Population, zeigte zwar die Genexpression der mRNA keinen signifikanten Unterschied in Proben mit divergenten pH1L Werten. Jedoch was die Proteinexpression von SOX-6 in Proben mit hoher pH1L signifikant niedriger im Vergleich zu Proben mit niedrigen pH1L Wert. Basierend auf diesen Ergebnissen, ist SOX-6 ein vielversprechender Kandidat für Schlachtkörper- und Fleischqualitätsmerkmale. <br /> In der epigenetischen Studie wurden die Auswirkungen von Sulforaphan (SFN) auf Schweine-Satellitenzellen untersucht. In früheren Studien konnte festgestellt werden, dass eine SFN-Behandlung von Schweine-Satellitenzellen die Expression von Myostatin inhibiert. Im Einklang mit dieser Studie haben wir festgestellt, dass SFN die Proliferation der Schweine-Satellitenzellen verbessert und die Expression von myogenen regulatorischen Faktoren beeinflusst. SFN verändert die Expression von HDAC-Mitgliedern und unterdrückt ihre Aktivität. SFN unterdrückte auch die Aktivität von TGF-β und führte zu einer Erhöhung der Expression von Smad7, einem endogenen Suppressor des TGF-β-Signalwegs. Des Weiteren konnte festgestellt werden, dass SFN die Expression von Transkriptionsfaktoren von Smad7 einschließlich NF-E2-related Faktor 2 (Nrf2), erhöht und die Expression von mikroRNAs mit Smad7 als Zielgen verringert. Zusammenfassend zeigte die Studie, SFN grundlegende Mechanismen der Wirkung auf die Proliferation von Schweine-Satellitenzellen. Dies unterstützt die Aussage das SFN als Nahrungsergänzungsmittel zur Erhöhung des Muskelwachstum dienen könne.