Expresión génica diferencial y caracterización funcional de dos músculos, Psoas major y Flexor digitorum, en Avileña Negra Ibérica

La mejora de la calidad de la carne es uno de los principales objetivos del sector productor de carne de vacuno que de esta forma busca incrementar el valos anadido de su producto. El obejtivo de este trabajo ha sido profundizar en las bases geneticas y funcionales que determinan las diferencias existentes entre musculos bovinos que dan lugar a piezas que presentan marcadas diferencias de calidad. En concreto se estudiaron las diferencias entre el M. Psoas major y el M. flexor digitorum que constituyen el solomillo y el morcillo, respectivamente. El tejido muscular esqueletico se compone de una poblacion heterogenea de fibras que contribuyen a la variedad de tipos de musculos presentes en los animales. Se caracterizaron los musculos en estudio, determinando su comportamiento fibrilar a traves de la expresion de las diferentes soformas de la proteina que las caracteriza, la cadena pesada de la miosina (MyHC). Ademas se estudio la capacidad contractil, el metabolismo y las propiedades histologicas de cada uno de los tipos de fibras presentes en ambos musculos, evaluando la relacion existente entre estas propiedades y la expresion de la MyHC. El M. Psoas major resulto un musculo mixto que expresaba las cinco isoformas de MyHC presentes en los musculos bovinos (I, I+IIA, IIA, IIAX y IIX), mientras que el M. flexor digitorum se caracterizo como un musculo rojo, que no expresaba la isoforma mas rapida de MyHC (IIX) y si el resto. Las fibras mas lentas presentaron menor actividad ATPasica, mayor actividad oxidativa y menor flicolitica, ademas de menor diametro y mayor densidad de nucleos y capilares, que las mas rapidas. Los resultados obtenidos en este estudio sugieren una coordinacion entre propiedades fisologicas, bioquimicas y morfologicas, que parece ser, incluso, especifica de musculo para determinadas caracteristicas. La distinta composicion fibrilar de los musculos asi como las propieades que de ella derivan podrian ser responsables de, al menos, parte de las diferencias de calidad entre solimillo y morcillo, ya que caracteristicas como la terneza, la jugosidad, el color, el flavor, o el contenido en lipidos estan relacionadas con el tipo de fibra. Parte de la variabilidad existente entre musculos puede ser debida a una expresion genica diferencial. Con el objetivo de investigar la expresion diferencial entre ambos se diseno un experimento con microarrays especificos de musculo y grasa bovinos. Se desarrollo un procedimiento bayesiano de analisis global. Para normalizar y analizar los datos de manera conjunta, se evaluaron 18 modelos alternativos que diferian en los factores de normalizacion (array, array_bloque, marcaje, musculo y sus interacciones), en las interacciones especificas del gen (gen, array por gen, marcaje por gen, musculo por gen y animal por gen), y en los supuestos sobre el tratamiento de efectos tales como el gen y el array_bloque. Ademas, se investigo la inclusion de la heterogeneidad de varianzas residuales, en funcion de los niveles de intensidad de cada punto. La bateria de modelos se comparo utilizando criterios que miden la bondad de ajuste y la capacidad predictiva. Ambos criterios identificaron como mejor modelo que el incluia los efectos de array_bloque, marcaje, musculo y array por marcaje como efectos sistematicos, y todos los efectos relativos al gen como aleatorios. El modelo que contemplaba la varianza residual heterogenea presento mayor bondad de ajuste. Posteriormente se utilizaron tecnicas Bayesianas de clusters basados en modelos para la deteccion de la expresion diferencial, que establecieron 3 grupos de clones, uno que contenia los sobre-expresados en M. flexor digitorum, otro que contenia los que no presentaban expresion diferencial, y un tercero que contenia los sobres-expresados en M. Psoas major. El analisis de los clones detecto 39 genes, 10 de los cuales se sobre-expresaban en el M. flexor digitorum y los restantes en el M. Psoas major, implicados en 6 funciones biologicas diferentes: la contraccion y constitucion del musculo, el metabolismo, la transcripcion y el recambio de proteinas, el desarrollo y regeneracion muscular, la constitucion de la matriz extracelular y la senalizacion. Por ultimo, se validaron los resultados con un experimento de RT-PCR a tiempo real para un grupo de genes cercanos al limite de expresion diferencial. Uno de los genes resulto ser un falso negativo. Como consecuencia de este resultado se explotaron otros procedimientos estadisticos de deteccion de expresion diferencial, partiendo de las distribuciones de P-valores o de las densidades de los estadisticos que estiman las diferencias de expresion. Tres de los cuatro nuevos procedimientos detectal, como diferencialmente expresado, a nuestro falso negativo. El analisis que hace uso de las texturas de distribuciones ajustadas detecto mayor numero de genes, un total de 97, cuyo significado biologico era acorde con la comparacion en estudio. Todos los procedimientos probados ampliaban el numero de genes diferencialmente expresados con respecto al detectado previamente, y se encuadraban dentro de las funciones previamente establecidas. Dos unicos procedimientos detectaron, ademas, una nueva clase constituida por genes relacionados con el metabolismo de los lipidos, de gran importancia dado que las grasas estan implicadas en una parte de las diferencias de calidad entre musculos. Asi, los resultados apoyan la necesidad de evaluar diferentes metodos de deteccion de expresion diferencial controlando tanto el porcentaje de falsos negativos como el de falsos positivos. Tambien apoyan la conveniencia de establecer una estrategia apropiada para la validacion mediante RT-PCR a tiempo real.