中国农业大学动科学院杨宁教授团队揭示鸡肌纤维肥大的“分子刹车”新机制

近日，我校动物科学技术学院杨宁教授团队在国际学术期刊Advanced Science在线发表研究论文Single‐Nucleus RNA Sequencing Identifies CREM as a Brake on Myofiber Hypertrophy in Chickens，系统绘制了鸡出雏后胸大肌发育的时间分辨单核转录组图谱，解析了快大型肉鸡与慢速型蛋鸡肌纤维肥大差异的细胞微环境与转录调控机制，并鉴定出转录因子CREM是抑制肌纤维肥大的关键“分子刹车”，为脊椎动物骨骼肌发育机制解析和畜禽肌肉性状遗传改良提供了重要资源和新靶点。 

肌纤维肥大是决定畜禽出生后肌肉量积累的核心过程。经过数十年的人工选择，快大型肉鸡与慢速型蛋鸡在骨骼肌生长速率上存在显著差异，是研究肌纤维肥大调控机制的独特模型。因此，研究团队选取快大型肉鸡和慢速型蛋鸡，在出雏后4个生长关键时间点采集胸大肌，进行高分辨率单核RNA测序，鉴定出包括肌细胞、肌肉卫星细胞、成肌细胞、成纤维/成脂祖细胞和免疫细胞等在内的8大主要细胞类群，揭示了肌纤维肥大伴随的细胞景观动态重塑。

研究发现，快大型肉鸡肌肉中成肌细胞的扩增加速且终末分化延迟，从而支持了持续的肌纤维肥大；而慢速型蛋鸡则更早出现终末分化。分析结果鉴定到一类终末分化肌细胞亚群（AK1+ myocytes），该亚群在慢速型蛋鸡中显著富集且出现更早，提示其可能限制了肌纤维的持续肥大。此外，研究揭示了非肌源性微环境在肌纤维肥大中的关键支撑作用，快大型肉鸡中的成纤维/成脂祖细胞与巨噬细胞通过IGF1等信号轴形成促生长的微环境，而慢速型蛋鸡的微环境则偏向纤维化和基质维持。 

通过整合共表达网络与转录因子分析等手段，研究团队鉴定到cAMP响应元件调节因子（CREM）为限制肌纤维肥大的核心转录抑制因子。体外功能实验表明，敲低CREM可显著促进鸡原代卫星细胞肌管面积增大，上调成肌分化与融合相关基因，同时下调肌肉生长抑制因子和萎缩相关E3泛素连接酶。机制上，CREM可直接结合并激活JUN基因启动子，二者协同维持上述抑制网络，从而限制肌源性分化。体内实验进一步证实了CREM的“分子刹车”功能，通过慢病毒载体在小型白羽肉鸡胸大肌中原位敲低CREM，结果表明敲低组胸大肌肌纤维横截面积明显增大，且其胸大肌重量与胸大肌率较对照组分别提高了29.96%和20.50%。

该研究构建了鸡出雏后骨骼肌发育的单核转录组资源，从细胞亚群动态、微环境互作和转录调控网络三个维度系统解析了肌纤维肥大的调控机制，首次揭示了CREM作为“分子刹车”在鸡肌纤维肥大过程中发挥关键作用。研究不仅加深了对脊椎动物骨骼肌发育基础生物学的理解，也为鸡等畜禽肌肉产量的分子育种提供了极具潜力的新靶点。

中国农业大学动物科学技术学院已毕业博士谷爽、四川农业大学动物科技学院博士生赵锡宇为论文共同第一作者，中国农业大学杨宁教授和四川农业大学尹华东教授为共同通讯作者，中国农业大学动物科学技术学院为主要完成单位。该研究得到国家重点研发计划和中国农业大学2115人才发展计划等项目资助。