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L'Ascesa dei Porcellini d'India Kuri: una Nuova Era nella Produzione di Carne

I porcellini d'India Kuri mostrano potenziale per aumentare la produzione di carne grazie alla ricerca genetica.

Sheyla Carmen, Lilia Chauca, Claudia Yalta, Enrique Alvarado, Edwin Mellisho

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I porcellini d'India, o Cavia porcellus, sono animali piccoli originari della regione andina del Sud America. In Perù, sono più di semplici animali domestici; hanno un posto speciale nella cultura e sono sempre più visti come una fonte di carne nutriente. Questo ha portato a una crescita dell'industria attorno all'allevamento di questi animali, specialmente nelle zone rurali dove l'agricoltura è uno stile di vita.

L'Ascesa della Razza Kuri

C'è una razza relativamente nuova di porcellini d'India chiamata Kuri, che ha attirato l'attenzione per la sua capacità di produrre più carne. Questa razza è stata sviluppata attraverso una selezione e un allevamento accurati da altri tipi come i porcellini d'India Peru e Andina. La razza Kuri è conosciuta per essere circa il 20% più pesante dei suoi antenati e il 13,5% più prolifica, cioè possono avere più cuccioli. Questo le rende particolarmente appetibili per le fattorie che vogliono produrre più carne.

Sviluppo Muscolare nei Porcellini d'India

Uno dei fattori chiave che influenza la quantità di carne che un porcellino d'India può produrre è quanto bene si sviluppano i suoi muscoli. Purtroppo, molti fattori possono influenzare la crescita muscolare, come cosa mangiano, come vengono curati, la loro età e persino il loro sesso. Per questo motivo, il peso delle carcasse di porcellini d'India può variare notevolmente, da 237 grammi a 893 grammi.

Quando si tratta di quali parti del porcellino d'India forniscono più carne, le zampe e le costole sono i tagli più preziosi, rappresentando una parte significativa dell'animale. Seguono spalla e collo, che contribuiscono anch'essi al rendimento totale di carne.

Differenze Genetiche tra le Razze

Le ricerche hanno dimostrato che diverse razze di porcellini d'India, come Peru, Andina, Inti, Inka, Merino e Criollo, hanno composizioni chimiche diverse nella loro carne. Queste differenze rendono necessaria un'analisi più approfondita della genetica di questi animali, in particolare di come i loro geni influiscono sulla crescita muscolare.

La razza Kuri si distingue per il suo sviluppo muscolare superiore e le capacità di crescita. Dal suo arrivo nel 2021, l'interesse è cresciuto nel scoprire cosa renda questa razza speciale a livello genetico.

Il Ruolo del Gene Myostatin

Un fattore importante nella crescita muscolare è un gene noto come myostatin, o MSTN. Questo gene di solito funge da freno per la crescita muscolare, limitando quanto possono crescere le fibre muscolari. In vari studi sugli animali, compresi topi e maiali, è stato osservato che se il myostatin non funziona correttamente, la massa muscolare può aumentare significativamente, portando a ciò che è noto come fenotipo "doppio muscolo".

I porcellini d'India mostrano un modello particolare quando si studia questo gene. Le razze native di solito hanno una crescita muscolare limitata rispetto alla razza Kuri, rendendo un'ottima opportunità per approfondire la conoscenza dello sviluppo muscolare.

Approccio alla Ricerca

In uno studio recente, gli scienziati hanno confrontato l'attività genica nei muscoli di porcellini d'India nativi e Kuri. Hanno anche esaminato il tessuto muscolare al microscopio per avere un'idea migliore di cosa stesse succedendo a livello cellulare. La combinazione di questi approcci aiuta a fare luce sui fattori genetici e biologici che contribuiscono alla crescita muscolare.

Risultati della Istologia Muscolare

Un obiettivo importante nell'allevamento animale è aumentare la quantità di carne che può essere prodotta efficacemente. Selezionare i geni giusti legati alla crescita muscolare è fondamentale per raggiungere questo obiettivo. In questo studio, i ricercatori hanno esaminato da vicino il muscolo semitendinoso dei porcellini d'India.

Hanno scoperto che la dimensione media delle fibre muscolari per i porcellini d'India nativi era di circa 927 micrometri quadrati rispetto a una media molto più grande di 1.760 micrometri quadrati per i porcellini d'India Kuri. Questi risultati evidenziano le chiare differenze nella dimensione muscolare e offrono spunti su come ogni razza potrebbe comportarsi nella produzione di carne.

Sequenziamento dell'RNA e Risultati

I ricercatori hanno preparato campioni di DNA da entrambi i tipi di porcellini d'India e li hanno sequenziati per studiare le differenze nell'Espressione genica. Hanno generato un'enorme quantità di dati pari a 263 milioni di letture con punteggi di qualità impressionanti. La maggior parte di queste letture si è allineata perfettamente con un genoma di riferimento, garantendo che i dati fossero affidabili.

In totale, hanno identificato oltre 16.000 geni presenti nel muscolo dei porcellini d'India, con 15.130 di questi che mostrano espressione in tutti i campioni. Queste scoperte preparano il terreno per una comprensione più profonda dello sviluppo muscolare nei porcellini d'India.

Analisi dell'Espressione Genica Differenziale

L'analisi ha rivelato 209 geni nel muscolo semitendinoso che erano espressi in modo differenziale tra i porcellini d'India nativi e Kuri. Di questi, 44 geni erano più attivi nei porcellini d'India Kuri, mentre 165 geni erano meno attivi. Questo ha indicato che le differenze nella crescita muscolare tra le due razze erano per lo più dovute a una riduzione dell'espressione di geni specifici piuttosto che all'attivazione di nuovi.

Alcuni geni notevoli che erano più attivi nei porcellini d'India Kuri includevano MIOX e TTC39C. Nel frattempo, diversi geni noti per inibire la crescita muscolare erano meno attivi nella razza Kuri, tra cui GADD45G e FBXO32. Sorprendentemente, il gene myostatin ha mostrato un'attività maggiore nei porcellini d'India Kuri, anche se non ha raggiunto il livello da essere considerato "upregulated".

Importanza dell'Analisi dei Percorsi

Ulteriori analisi utilizzando KEGG (Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes) hanno mostrato che i geni espressi in modo differenziale erano collegati a vari percorsi metabolici cruciali per la crescita muscolare. Questi includevano processi legati agli amminoacidi e ai carboidrati, percorsi di segnalazione che aiutano le cellule a comunicare e percorsi ormonali che giocano ruoli nella crescita e nello sviluppo.

Interessantemente, lo studio ha rivelato che i percorsi legati all'atrofia muscolare, o riduzione, erano anch'essi sottoespressi. I geni coinvolti nel degrado del tessuto muscolare non erano così attivi nei porcellini d'India Kuri, indicando un possibile effetto protettivo contro la perdita muscolare.

Identificazione delle Varianti Genetiche

I ricercatori hanno anche cercato varianti genetiche nella regione del myostatin, specificamente nei porcellini d'India Kuri. Hanno trovato mutazioni significative che potrebbero influenzare la struttura e la funzione della proteina myostatin. Una mutazione particolarmente significativa era una cancellazione che potrebbe portare a una versione ridotta della proteina myostatin, che potrebbe influenzare la sua capacità di regolare la crescita muscolare.

In aggiunta, altre variazioni nella regione potrebbero influenzare come viene espresso il myostatin, potenzialmente influenzando la crescita muscolare. Queste scoperte suggeriscono che i cambiamenti genetici nel gene myostatin sono strettamente legati allo sviluppo muscolare osservato nei porcellini d'India Kuri.

Collegare i Dati Genetici alla Crescita Muscolare

La ricerca ha evidenziato che l'osservata sovraespressione di myostatin nei porcellini d'India Kuri era probabilmente una risposta alle mutazioni genetiche presenti. Nonostante il ruolo del gene come inibitore della crescita muscolare, le mutazioni potrebbero significare che la sua funzione è alterata, contribuendo alla crescita muscolare migliorata vista in questa razza.

La ricerca ha anche identificato un numero di percorsi metabolici e di segnalazione che erano significativamente regolati tra i due tipi di porcellini d'India. Questo includeva percorsi che promuovono la crescita muscolare, indicando che i porcellini d'India Kuri hanno sviluppato meccanismi genetici unici per supportare la loro maggiore dimensione muscolare.

Conclusione

In sintesi, la ricerca sui porcellini d'India Kuri e nativi ha fornito spunti preziosi sui fattori genetici che contribuiscono alla crescita muscolare. I risultati dello studio suggeriscono che le mutazioni nel gene myostatin e la regolazione differenziale di vari percorsi sono probabilmente responsabili delle caratteristiche muscolari avanzate osservate nella razza Kuri. Queste conoscenze potrebbero informare future ricerche mirate a migliorare ulteriormente la produzione di porcellini d'India e la qualità della carne.

Con i porcellini d'India che continuano a guadagnare popolarità non solo come animali domestici ma anche come fonte di cibo, comprendere la loro genetica potrebbe essere la chiave per un approccio di allevamento più efficiente e sostenibile. Chi avrebbe mai pensato che questi piccoli batuffoli di pelo potessero avere un impatto così grande nel mondo della produzione di carne?

Fonte originale

Titolo: Transcriptomic Analysis Reveals MSTN Mutations and Mechanisms of Muscle Hypertrophy in a New Guinea Pig Breed

Estratto: The guinea pig (Cavia porcellus), a species native to Peru, is valued for its meat production, where muscle development is essential for productive efficiency. The new Kuri breed, obtained through selective breeding and genetic selection, has shown a phenotype with more developed musculature compared to native guinea pigs. In this study, we conducted a comparative transcriptomic analysis between Native and Kuri breed guinea pig, complemented by histological analysis of the semitendinosus muscle to investigate the underlying mechanisms responsible for the differences in muscle morphology. Histological analysis revealed a significant increase in muscle fiber area in the Kuri breed compared to the native guinea pigs. At the molecular level, key mutations were identified in the MSTN gene, including variants in the 3 UTR region and a frameshift mutation, which alter the genes inhibitory function on muscle growth. Additionally, differences were observed in the expression of pathways related to muscle degradation, energy metabolism, and angiogenesis, which explain the greater muscle hypertrophy in the Kuri breed. These findings provide a first understanding of the genetic mechanisms responsible for muscle hypertrophy in the Kuri breed and suggest candidate genes for improving meat quality through molecular genetic breeding programs in guinea pigs. AUTHOR SUMMARYThe guinea pig in Peru is valued for its meat production. The new Kuri breed, obtained through selective breeding and genetic selection has shown a phenotype with more developed musculature compared to other breeders. In our study, comparative transcriptomic analysis between Native and Kuri breed guinea pig, complemented by histological analysis of the semitendinosus muscle to investigate the underlying mechanisms responsible for the differences in muscle morphology. Histological analysis showed significant increase in muscle fiber area in the Kuri breed compared to the native. Furthermore, it is the first time that we identify in guinea pig, key mutations in the MSTN gene, which alter the genes inhibitory function on muscle growth. The impact of this finding will allow us to plan genetic improvement strategies in this species that promote muscle hypertrophy, paving the way for future research and its potential impact on guinea pig production.

Autori: Sheyla Carmen, Lilia Chauca, Claudia Yalta, Enrique Alvarado, Edwin Mellisho

Ultimo aggiornamento: 2024-12-09 00:00:00

Lingua: English

URL di origine: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.12.09.627469

Fonte PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.12.09.627469.full.pdf

Licenza: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Modifiche: Questa sintesi è stata creata con l'assistenza di AI e potrebbe presentare delle imprecisioni. Per informazioni accurate, consultare i documenti originali collegati qui.

Si ringrazia biorxiv per l'utilizzo della sua interoperabilità ad accesso aperto.

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