比较转录组分析揭示了水牛体内线粒体金属基因和辅因子基因的组织特异性表达及保守性

《Cell Biochemistry and Biophysics》：Comparative Transcriptome Analysis Reveals Tissue-Specific Expression and Conservation of Mitochondrial Metal and Cofactor Genes in Buffalo

线粒体金属代谢与器官特异性表达在缓冲牛中的研究：通过转录组分析发现心脏和大脑富集铁代谢及氧化磷酸化相关基因，肾脏偏好钼辅因子合成和NAD代谢，卵巢功能相关基因表达适中，且与人类高度保守。

　　

摘要

线粒体功能在很大程度上依赖于金属离子和代谢辅因子，这些物质支持氧化磷酸化以及重要的酶促过程。然而，在大型反刍动物中，这些途径的组织特异性调控机制仍知之甚少。本研究对雌性水牛的四种生理上不同的组织（肾脏、心脏、大脑和卵巢）中参与金属离子和辅因子代谢的核编码线粒体基因进行了全面的转录组分析。通过对高质量RNA-seq数据的重新分析，研究人员鉴定出了94个基因，这些基因被归类为13个功能类别，包括与铁-硫（Fe-S）簇组装、血红素生物合成、辅酶A和辅酶Q代谢、钼辅因子合成、NAD代谢、肉碱合成与转运、铜代谢、四氢生物蝶呤合成、含Fe-S和血红素的蛋白质以及其他与金属相关的线粒体过程相关的基因，揭示了明显的组织特异性表达模式。高能量需求的组织（如心脏和大脑）表现出与铁处理、辅酶Q生物合成和氧化代谢相关的基因表达升高，这与它们持续的高能量需求一致。相比之下，肾脏中与钼辅因子合成和NAD代谢相关的基因表达显著增加，反映了其在解毒和代谢稳态中的特殊作用。卵巢的线粒体金属和辅因子基因表达相对适中，这与它的生殖和类固醇生成功能相符。功能富集分析进一步证实，依赖于金属和辅因子的线粒体途径会根据器官特定的代谢需求进行精细调节。与人类转录组数据的跨物种比较显示，组织水平的表达谱具有很强的保守性，突显了线粒体金属组调控的进化稳定性。总体而言，这些发现为了解水牛的器官特异性线粒体适应性提供了新的见解，并建立了一个分子框架，有助于理解依赖金属的线粒体功能，这对代谢健康和疾病的研究具有潜在的转化意义。

图形摘要