10月23日，中国农业大学动物科学技术学院韩红兵副教授团队在Nature集团旗下杂志《通讯-生物》(Communications Biology)上发表研究论文《湖羊出生后骨骼肌生长过程中全基因组表观遗传动态变化》(Genome-wide epigenetic dynamics during postnatal skeletal muscle growth in Hu sheep)。该研究利用转录组、全基因组DNA甲基化和染色质可及性等多组学手段，揭示了湖羊出生后3天至12月龄间骨骼肌生长发育的表观遗传调控特征。

绵羊在全球畜牧产业中占据重要组成部分。羊肉是优质动物蛋白来源之一，以高蛋白、低脂肪、低胆固醇的优点深受消费者的喜爱。随着我国人口增长与生活水平提高，人们对羊肉需求也逐年增加。2022年我国绵羊存栏量位居全球第一，达到1.7亿只左右，但单产相对较低。目前，羊业发达国家已经实现肉羊品种良种化，肉品质优质化，因此选育高产肉羊良种，提升产肉性能已成为我国羊业迫切需要解决的问题。

骨骼肌是动物机体的重要组成部分，约占机体总重量的40%。骨骼肌的生长发育是决定肉用动物产肉性能的主要因素之一。因此，对骨骼肌生长发育调控机制的探究是提高肉羊产肉性能和良种培育的重要基础。近年来，包括DNA甲基化、组蛋白修饰、非编码RNAs和染色质重塑在内的表观遗传修饰已被证明参与了各种生物过程。肌肉肥大和纤维转化是出生后骨骼肌发育的两个显著特征。然而，这两个过程中表观遗传修饰的作用尚不完全清楚。

湖羊原产于我国江浙一带的太湖地区，是一种高繁殖力绵羊品种，也是我国养殖量最大的品种。本研究利用表观遗传测序技术ATAC - seq (基于高通量测序技术的靶向染色质可及性检测)和WGBS (全基因组亚硫酸氢盐测序)，结合RNA-seq (RNA高通量测序)对出生3 天、3月龄、6月龄和12月龄湖羊的肌肉发育过程中的表观遗传动态及调控进行了研究。6865个差异表达基因(DEGs)被聚类到三个不同的趋势(T1-T3)，主要富集到蛋白质合成平衡，免疫活动和细胞分裂抑制等生物学过程。尽管85%的CpG位点稳定地主导着全基因组的DNA甲基化形式，但3742个差异可及区域(DAR)和11799个差异甲基化区域(DMR)直接参与了一些特定阶段的肌肉发育过程，如出生后3天至6月龄。基于高染色质可及性和低甲基化的基因组座位的转录因子网络分析表明，ARID5B、MYOG和ENO1与肌肉肥大有关，而NR1D1、FADS1、Zfp36l2和SLC25A1与肌肉纤维转化有关。此外，通过在转录起止点的上下游 3000bp范围内的共定位分析，鉴定到17个基因(KIAA0907、PHF14、TSNAX等)，这些基因富集到mRNA可变剪接、细胞分化和自噬等生物过程，表明DNA甲基化与染色质可及性协同作用调控肌肉生长发育相关基因。

出生后骨骼肌生长发育主要涉及的生物学过程

DNA甲基化与染色质可及性互作对骨骼肌生长发育相关基因表达的调控

综上所述，绵羊出生后骨骼肌生长发育受到表观修饰调控，而且DNA甲基化与染色质可及性互作调控肌肉生长发育。本研究不仅丰富了绵羊骨骼肌生长发育调控理论，同时为高产肉羊品种选育提供理论支撑与实践指导。

DNA 5mC和染色质可及区域对基因表达的潜在调控模式

动物科学技术学院已毕业硕士研究生曹宇涛和博士后艾越为该论文的共同第一作者，韩红兵副教授为该论文的通讯作者。天津农业科学院张效生研究员, 张金龙研究员，中科院自动化研究所已毕业博士龙宪磊，中国农业大学在读博士研究生朱亚宁、汪林丽参与了该项研究工作，中科院自动化研究所顾庆毅研究员在肌纤维智能计数方面给予帮助和指导。该研究得到了国家重点研发计划(2021YFD1300901)和国家自然科学基金(32172683)的资助。

全文链接：https://doi.org/10.1038/s42003-023-05439-0