Effects of nitric oxide associated with expression of some genes at embryonic stage of avian development


Cite item

Full Text

Abstract

Data obtained by various researchers indicate the effect of nitric oxide (NO) on expression of some genes, in particular, the genes associated with myogenesis in birds. But until now it has not been possible to quantify this effect and possibility of its use, since the control of content of NO metabolites in tissues presented a methodological difficulty. The purpose of this research was to find out relationship between the NO content in tissues of avian embryos and the expression of genes responsible for myogenesis at various stages of embryogenesis. We used a highly sensitive and highly specifi enzyme sensor to determine the content of the main NO metabolites in tissues. Gene expression was determined by PCR-RT. The relationship between the NO content in tissues and the expression of 7 genes involved in the process of myogenesis was studied in chicken and quail embryos. There are the genes of myocyte proliferation factor 2c (mef 2c), myogenic differentiation 1 (MyoD1), myogenesis factor 5 (myf 5), myosin (mhy 1), myogenin (myog), somatostatin (MSTN), gonadotropin hormone (GHR). Blocking the synthesis of NO, which leads to a decrease in deposited NO in tissues by 50…70%, results in a change in expression of most of the studied genes. Basically, there was a decrease in gene expression, in particular, myostatin (MSTN), which is responsible for suppressing growth and differentiation of muscle tissue. Thus, nitric oxide in an avian embryo can primarily play the role of regulator of muscle tissue growth, which is important for fast-growing breeds since myoblast proliferation occurs at embryonic stage of development. Regulation can be carried out by activating the mechanisms of oxidation of NO to nitrate which occurs in the embryos of fast-growing breeds.

About the authors

Vladimir Y. Titov

Moscow State Academy of Veterinary Medicine and Biotechnology - MVA named after K.I. Skryabin; Russian Research and Technological Poultry Institute

Author for correspondence.
Email: vtitov43@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-2639-7435
SPIN-code: 3912-0315

Doctor of Biological Sciences, Professor of Department of Radiobiology and Biophysics, Moscow State Academy of Veterinary Medicine and Biotechnology - MVA named after K.I. Skryabin; Chief Researcher, Russian Research and Technological Institute of Poultry Farming

23 Akademika Scriabina st., Moscow, 109472, Russian Federation; 10 Ptitsegradskaya st., Sergiev Posad, Moscow region, 141311, Russian Federation

Ivan I. Kochish

Moscow State Academy of Veterinary Medicine and Biotechnology - MVA named after K.I. Skryabin

Email: kochish.I@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-8892-9858
SPIN-code: 9333-9995

Academician of the Russian Academy of Sciences, Doctor of Agricultural Sciences, Head of the Department of Animal Hygiene and Poultry Breeding named after A.K. Danilova

23 Akademika Scriabina st., Moscow, 109472, Russian Federation

Olga V. Myasnikova

Moscow State Academy of Veterinary Medicine and Biotechnology - MVA named after K.I. Skryabin

Email: omyasnikova71@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-9869-0876
SPIN-code: 1466-8393

Candidate of Agricultural Sciences, Associate Professor, Department of Animal Hygiene and Poultry Breeding named after A.K. Danilova

23 Akademika Scriabina st., Moscow, 109472, Russian Federation

Anna M. Dolgorukova

Russian Research and Technological Poultry Institute

Email: anna.dolg@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-9958-8777
SPIN-code: 7630-3146

Candidate of Biological Sciences, Head of the Incubation Department

10 Ptitsegradskaya st., Sergiev Posad, Moscow region, 141311, Russian Federation

Maria A. Zaytseva

Moscow State Academy of Veterinary Medicine and Biotechnology - MVA named after K.I. Skryabin

Email: may-zay@yandex.ru
student, Faculty of Biotechnology and Ecology 23 Akademika Scriabina st., Moscow, 109472, Russian Federation

Pyotr S. Romanov

Moscow State Academy of Veterinary Medicine and Biotechnology - MVA named after K.I. Skryabin

Email: romanovpeter1367@yandex.ru
student, Faculty of Biotechnology and Ecology 23 Akademika Scriabina st., Moscow, 109472, Russian Federation

Harutyun R. Vardanyan

Scientific Center for Food Safety Risk Assessment and Analysis

Email: harvard3@yandex.ru
ORCID iD: 0009-0002-1050-8433

Candidate of Biological Sciences, Researcher

107 Masisi Shosse, bldg. 2, Yerevan, 0071, Republic of Armenia

References

  1. Vasudevan D, Bovee RC, Thomas DD. Nitric oxide, the new architect of epigenetic landscapes. Nitric Oxide, 2016;59:54—62. doi: 10.1016/j.niox.2016.08.002 EDN: XZGAXR
  2. Hickok JR, Vasudevan D, Antholine WE, Thomas DD. Nitric oxide modifies global histone methylation by inhibiting jumonji C domain‑c ontaining demethylases. J Biol Chem. 2013;288(22):16004—16015. doi: 10.1074/jbc.M112.432294
  3. Socco S, Bovee RC, Palczewski MB, Hickok JR, Thomas DD. Epigenetics: The third pillar of nitric oxide signaling. Pharmacological Research. 2017;121:52—58. doi: 10.1016/j.phrs.2017.04.011
  4. Cazzato D, Assi E, Moscheni C, Brunelli S, De Palma C, Cervia D, et al. Nitric oxide drives embryonic myogenesis in chicken through the upregulation of myogenic differentiation factors. Experimental Cell Research. 2014;320(2):269—280. doi: 10.1016/j.yexcr.2013.11.006 EDN: SSFUQH
  5. Titov VY. The enzymatic technologies open new possibilities for studying nitric oxide (NO) metabolism in living systems. Current Enzyme Inhibition. 2011;7(1):56—70. doi: 10.2174/157340811795713774 EDN: OIAEVH
  6. Titov VY, Kochish II, Dolgorukova AM. Oksid azota (NO) v embrional’nom i postembrional’nom razvitii ptits [Nitric oxide (NO) in embryonic and postembryonic development of birds]. Moscow; 2022. (In Russ.). doi: 10.18720/SPBPU/2/z22—25 EDN: VSDSLT
  7. Titov VY, Dolgorukova AM, Kochish II, Myasnikova OV. Nitric oxide (NO) content and expression of genes involved in myogenesis in embryonal tissues of chickens (Gallus gallus domesticus L.). Agricultural biology. 2024;59(2):316—327. (In Russ.). doi: 10.15389/agrobiology.2024.2.316eng EDN: BTJQCF
  8. Krych‑M adej J, Gebicka L. Interactions of nitrite with catalase: Enzyme activity and reaction kinetics studies. J Inorg Biochem. 2017;171:10—17. doi: 10.1016/j.jinorgbio.2017.02.023 EDN: YYAUVP
  9. Schmittgen TD, Livak KJ. Analyzing real — time PCR data by comparative С(T) method. Nature Protocols. 2008;3(6):1101—1108, doi: 10.1038/nprot. 2008.73
  10. Rozenboim I, El Halawani ME, Kashash Y, Piestun Y, Halevy O. The effect of monochromatic photostimulation on growth and development of broiler birds. General and Comparative Endocrinology. 2013;190:214—219. doi: 10.1016/j.ygcen.2013.06.027
  11. Sobolewska A, Elminowska‑ Wenda G, Bogucka J, Szpinda M, Walasik K, Bednarczyk M, et al. Myogenesis — Possibilities of its Stimulation in Chickens. Folia biologica (Kraków). 2011;59(3–4):85—90. doi: 10.3409/fb59_3‑4.85‑90
  12. Halevy O, Piestun Y, Rozenboim I, Yablonka‑Reuveni Z. In ovo exposure to monochromatic green light promotes skeletal muscle cell proliferation and affects myofiber growth in posthatch chicks. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol. 2006;290(4): R1062‑R1070. doi: 10.1152/ajpregu.00378.2005
  13. Vanin A.F. Physico‑c hemistry of dinitrosyl iron complexes as a determinant of their biological activity. Int J Mol Sci. 2021;22(19):10356. doi: 10.3390/ijms221910356 EDN: CKMCHK

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download


Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».