L’analyse du réseau de co-expression et des voies d’expression révèle d’importants modules de miARN régulant la production de lait et les caractéristiques des composantes.

Citation

Do, D.N., Dudemaine, P.L., Li, R., Ibeagha-Awemu, E.M. (2017). Co-expression network and pathway analyses reveal important modules of miRNAs regulating milk yield and component traits. International Journal of Molecular Sciences, [online] 18(7), http://dx.doi.org/10.3390/ijms18071560

Résumé en langage clair

Dans cette étude, nous avons détecté des groupes ou des modules de microARN ayant un profil d’expression similaire durant tout le cycle de lactation. La relation entre les groupes ou modules de microARN et le rendement en lait et les caractères des composantes du lait (matières grasses, protéines, nombre de cellules somatiques [NCS], lactose et azote uréique du lait [AU]) a été établi par des moyens statistiques. Les microARN sont de petits gènes (environ 22 paires de bases) situés dans le génome. La fonction principale des microARN est de perturber l’expression de l’ARN messager. Les ARN messagers sont des gènes volumineux qui, une fois exprimés, deviennent des protéines. Les enzymes, les hormones, etc., sont des exemples de protéines. Les données sur l’expression de 713 microARN ainsi que les données sur le rendement en lait et ses composantes (% de matières grasses, % de protéines, lactose, NCS, AU) de neuf vaches à chacun des six points temporels (jour 30 (jour 30 (J30), J70, J130, J170, J230 et J290) d’une courbe de lactation complète ont été utilisés. Quatre modules ou groupes de microARN (VERT, BLEU, ROUGE et TURQUOISE) ont été relevés comme ayant une relation importante avec le rendement en lait et les caractères des composantes. Les modules VERT et BLEU présentaient une corrélation significative (|r| > 0,5) avec le rendement en lait et le lactose, respectivement. Les modules ROUGE et TURQUOISE présentaient une corrélation significative (|r| > 0,5) avec le NCS et le lactose. Trois miARN abondamment exprimés (miR-148a, miR-186 et miR-200a) dans le module vert présentaient la plus grande corrélation avec le rendement laitier et pourraient être les miARN les plus importants pour le rendement laitier. Les gènes DDR1 et DDHX1 sont des gènes hub des réseaux de régulation de la production de lait par les miARN, tandis que le gène HHEX est un important régulateur de la transcription de ces réseaux. Les groupes miR-18a, miR-221/222 et les facteurs de transcription HOXA7 et NOTCH 3 et 4 jouent un rôle important dans la régulation du lactose. miR-142, miR-146a et miR-EIA17-14144 (un nouveau miARN), ainsi que les facteurs de transcription de la famille SMAD et MYB, sont importants pour la régulation du NCS. D’importantes voies de signalisation enrichies pour les gènes cibles des miARN de modules importants, faisaient intervenir la protéine kinase A et la signalisation PTEN pour le rendement laitier, la signalisation par eNOS et le Noth pour le lactose, et la signalisation par le TGF-bêta , l'HIPPO, la Wnt/β-caténine et le cycle cellulaire pour le NCS. D’autres réseaux de gènes liés au lait et aux caractéristiques de la glande mammaire comprenaient la différenciation cellulaire, l’activité des récepteurs couplés aux protéines G et la transduction de la signalisation intracellulaire. Dans l’ensemble, cette étude a permis de découvrir des réseaux de régulation dans lesquels les miARN interagissent entre eux pour réguler les caractères de la lactation.

Résumé

© 2017 par Sa Majesté la Reine du chef du Canada, représentée par le ministre de l’Agriculture et de l’Agroalimentaire du Canada; Licencié MDPI, Bâle, Suisse. L’analyse des réseaux de co-expression permet de mieux comprendre les interactions moléculaires à la base des caractères complexes et des maladies. Dans le cadre de la présente étude, nous avons réalisé une analyse de réseau de co-expression pour détecter les profils d’expression (modules ou groupes) de microARN (miARN) durant la lactation et pour rechercher les mécanismes de régulation des miARN agissant sur le rendement en lait et les caractéristiques de ses composantes (matières grasses, protéines, nombre de cellules somatiques [NCS], lactose et azote uréique du lait [AU]) par l’analyse de l’enrichissement des gènes cibles des miARN. Les données sur l’expression des miARN (713 miARN) et le rendement en lait et les composantes de ce dernier (% de matières grasses, % de protéines, lactose, NCS, AU) de neuf vaches à chacun des six points temporels (jour 30 (J30), J70, J130, J170, J230. et J290) d’une courbe de lactation entière ont été utilisés. Quatre modules ou groupes (VERT, BLEU, ROUGE et TURQUOISE) de miARN ont été relevés comme étant importants pour le rendement en lait et les caractères des composantes. Les modules VERT et BLEU présentaient une corrélation significative (|r| > 0,5) avec le rendement en lait et le lactose, respectivement. Les modules ROUGE et TURQUOISE présentaient une corrélation significative (|r| > 0,5) avec le NCS et le lactose. Dans le module VERT, trois miARN abondamment exprimés (miR-148a, miR-186 et miR-200a) présentaient la plus grande corrélation avec le rendement en lait, et étaient probablement les miARN les plus importants pour ce caractère. Les gènes DDR1 et DDHX1 sont des gènes hub pour les réseaux de régulation de la production de lait par les miARN, tandis que le gène HHEX est un important régulateur de la transcription pour ces réseaux. Les groupes miR-18a, miR-221/222 et les facteurs de transcription HOXA7 et NOTCH 3 et 4 jouent un rôle important dans la régulation du lactose. miR-142, miR-146a et miR-EIA17-14144 (un nouveau miARN), ainsi que les facteurs de transcription de la famille SMAD et MYB, sont importants pour la régulation du NCS. D’importantes voies de signalisation enrichies pour les gènes cibles des miARN de modules importants, faisaient intervenir la protéine kinase A et la signalisation PTEN pour le rendement laitier, la signalisation par eNOS et le Noth pour le lactose, et la signalisation par le TGF-bêta , l'HIPPO, la Wnt/β-caténine et le cycle cellulaire pour le NCS. Les termes pertinents enrichis d'ontologie de gène liés aux caractères du lait et de la glande mammaire étaient les suivants : différenciation cellulaire, activité des récepteurs couplés aux protéines G et transduction de la signalisation intracellulaire. Dans l’ensemble, cette étude a permis de découvrir des réseaux de régulation dans lesquels les miARN interagissent entre eux pour réguler les caractères propres à la lactation.

Date de publication

2017-07-18

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