Functional genomics and candidate genes for meat quality traits in pigs

El cerdo es la especie doméstica más importante económicamente, no solo por ser la principal fuente de carne en la dieta humana, sino también por su papel como modelo animal para la investigación biomédica. La buena compresión de los mecanismos moleculares que afectan a la calidad de la carne en cerdos es esencial para la obtención de carnes con un patrón saludable de ácidos grasos sin afectar el rendimiento productivo. La composición de ácidos grasos es un carácter muy importante para la calidad de la carne; no obstante, nuestro conocimiento sobre la compleja red de procesos y vías metabólicas que forman el metabolismo de los ácidos grasos sigue siendo limitado. Esta tesis tiene como objetivo general mejorar el entendimiento de estos procesos moleculares, con el fin de comprender mejor la arquitectura genética de la calidad de la carne en el cerdo. Se ha evaluado la implicación funcional de la variante DQ144454:c.2645GT presentó una alta asociación con la expresión del propio gen y el contenido de los ácidos palmítico y palmitoleico en músculo y tejido adiposo. Estudios funcionales del promotor del gen validaron la unión de SREBF1 y ERα, sugiriendo un papel importante de ambos factores de transcripción en la regulación del gen ELOVL6. Curiosamente, el SNP ELOVL6:c.-394G>A se encuentra en desequilibrio de ligamiento con el SNP ELOVL6:c.-533C>T y también se encuentra localizado en el único lugar de unión de ERα en el promotor. Además, los estudios realizados permitieron observar una unión diferencial de ERα en función del genotipo del ELOVL6:c.-394G>A, mostrando su unión solo en los animales portadores del alelo G. La unión de ERα ha sido asociada al reclutamiento de metilasas y, consecuentemente, al aumento de los niveles de metilación de los motivos CpG adyacentes. Por lo tanto, las diferencias en la unión de ERα y en el grado de metilación del promotor pueden ser los factores causales de la menor expresión del gen en animales con el alelo G. Por este motivo proponemos el SNP ELOVL6:c.-394G>A como el principal SNP causal de las variaciones fenotípicas del QTL. Finalmente, el transcriptoma del tejido adiposo de cerdos fenotípicamente extremos para la composición de ácidos grasos en músculo fue secuenciado mediante RNA-Seq. Se realizó un análisis de expresión diferencial que permitió identificar 396 genes diferencialmente expresados que modulaban principalmente la lipogénesis, probablemente debido a las diferencias en el contenido de ácidos grasos poliinsaturados entre grupos. Este efecto de la composición de ácidos grasos sobre la expresión de genes lipídicos sugiere que los genes diferencialmente expresados pueden desempeñar un papel importante en el metabolismo de los lípidos y de los ácidos grasos.Pig is one of the most economically important domestic species, since they have been extensively used not only as the major human meat source, but also for biomedical research. A good understanding of the molecular mechanisms affecting meat quality traits in pigs is essential for obtaining meat with a fatty acids profile more in line with public health recommendations without affecting the production yield. Food fatty acid composition is highly relevant for determining meat quality traits, but its metabolism is composed by a complex network of processes and pathways that are not fully understood. Elucidating these molecular processes is the general objective of this thesis, in order to better understand the genetic architecture of meat quality traits in pigs. We evaluated the functional implication of the genetic variant DQ144454:c.2645GT SNP, identified in the promoter region, was highly associated with its own gene expression and the percentages of palmitic and palmitoleic fatty acids in muscle and adipose tissue. Functional analyses of ELOVL6 promoter showed the occupancy of SREBF1 and ERα, suggesting an important role of both transcription factors on the regulation of ELOVL6 gene expression. Interestingly, the ELOVL6:c.-394G>A SNP is in linkage disequilibrium with ELOVL6:c.-533C>T SNP and also is located within the only predicted ERE on ELOVL6 promoter. In addition, ChIP assays showed that ERα binding depends on ELOVL6:c.-394G>A genotype, showing union only in animals carrying the G allele. It has been described that ERα binding causes the recruitment of Dnmts and, consequently, an increase on the methylation levels of the surrounding CpG motifs. Therefore, differences on ERα binding and the methylation pattern may be the causal factors of the lower ELOVL6 expression in animals with the ELOVL6:c.-394G allele. Hence, we proposed ELOVL6:c.-394G>A SNP as the major putative causal mutation for explaining the phenotypic variation of the QTL analyzed. Finally, the adipose tissue transcriptomes of two groups of phenotypically extreme pigs for intramuscular fatty acid composition were sequenced using RNA-Seq. Differential expression analysis identified 396 genes differentially expressed between groups. The major metabolic pathway differentially modulated between groups was lipogenesis, probably caused by the differences on PUFA content between the two groups. Therefore, the linked effect of fatty acid composition on lipid-related gene expression suggested that differentially-expressed genes may play an important role in lipid and fatty acid metabolism