肉牛肌内脂肪沉积相关基因的研究

肉牛肌内脂肪沉积相关基因的研究
杜新;罗光彬;王泽英;方雪松
【摘要】相关基因对肌内脂肪含量的影响，已引起国内外研究人员的广泛关注，尤其是高档肉牛的育种方面。

本文就影响肌内脂肪沉积的几个相关基因的发现、表达部位以及对肉牛肌内脂肪沉积的影响进行了综述和展望。

%It has been drown wide attention of researchers both at home and abroad that the in-fluence of consequence gene on intramuscular fat content, especially on the breeding of high-grade beef. The discovery and expression of those genes and their effect on the beef intramuscular fat deposition were summarized and prospected in this paper.
【期刊名称】《现代畜牧兽医》
【年(卷),期】2014(000)007
【总页数】4页(P50-53)
【关键词】肌内脂肪;基因;牛肉风味;牛肉品质
【作者】杜新;罗光彬;王泽英;方雪松
【作者单位】沈阳农业大学，辽宁沈阳 110866;沈阳农业大学，辽宁沈阳110866;沈阳农业大学，辽宁沈阳 110866;沈阳农业大学，辽宁沈阳 110866【正文语种】中文
【中图分类】S823.3+6
脂肪和脂肪酸对于牛肉的营养价值和肉品质方面有很大作用。

它们是由肌肉和肝脏生产的，以三酰甘油的形式存在，是主要的能源物质。

除此之外，脂肪的类型和数量影响肉的鲜度和风味。

总之，肌内脂肪（int ramuscular fat,IMF）含量与肉的鲜度相关。

为了提高肌内脂肪含量，本文从控制遗传的基因角度进行研究探讨。

IMF主要以磷脂和甘油三酯形式存在，其中磷脂是影响猪肉挥发风味成分的重要因素。

肌肉内脂肪的含量取决于脂肪体细胞数量和脂肪的合成能力，一般在出生前或生长发育早期被确定，在肥育期仅仅通过脂肪细胞体积的增大和重量的增加来完成脂肪的沉积。

肌内脂肪存在于肌外膜、肌束膜甚至肌内膜上，正常情况下，脂肪先在肌肉的大血管周围沉积，随后按照肌外膜、肌束膜的顺序沉积脂肪。

当营养情况很好时，肌内膜和毛细血管上也会沉积脂肪，这就是肌肉呈现大理石纹的原因。

脂肪组织沉积的代谢过程是由相关基因时空特异性表达控制的，营养和环境因素也是通过调节基因的表达而影响脂肪的沉积。

脂肪的生成是一个复杂的过程，有900多个数量性状的候选基因对脂肪沉积进行调控[1]。

本文对心脏脂肪酸结合蛋白基因、脂肪型脂肪酸结合蛋白基因、脂蛋白脂酶基因、过氧化氢酶体激活增殖受体基因、脂蛋白脂肪酶、脂肪细胞的决定和分化因子1、脂肪酸合成酶、固醇调节元件结合蛋白1、CCAAT增强子结合蛋白、肥胖基因、瘦素基因、激素敏感脂酶基因、黑素皮质素受体-4进行研究。

2.1 脂肪酸结合蛋白
2.1.1 心脏型脂肪酸结合蛋白基因心脏型脂肪酸结合蛋白（Heart Fat ty Acid-Binding Protein, HFABP）是1972年被发现的，又被称为FABP3，分子量为14～15 KDa。

H-FABP是FABPs家族中分布最多的一种。

H-FABP在心脏组织、骨骼肌和平滑肌、乳腺上皮、主动脉、肾脏末端、肠、脑、脂肪、胎盘和卵巢中表达[2]。

由于H-FABP基因管理脂质和脂肪酸的转运和沉积，因此H-FABP与脂肪特性相
关。

除此之外，HFABP基因与IMF含量的遗传变异相关。

H-FABP基因主要参与细胞内的脂肪酸运输，将脂肪酸从细胞膜上运到脂肪酸氧化和三酰甘油及磷脂的合成位置。

H-FABP在细胞内与脂肪酸结合，使细胞内外保持一定的浓度差，促进细胞摄取脂肪酸[3]。

2.1.2 脂肪型脂肪酸结合蛋白基因脂肪型脂肪酸结合蛋白（adipocyte fat ty acid binding protein, A-FABP）属于FABPs家族成员，其中只在脂肪中表达。

哺乳动物的A-FABP不仅是三酰甘油的贮存库，在三酰甘油的形成及溶解过程中储存或释放大量脂肪酸，还参与细胞内脂肪酸的运输[3]。

2.2 脂肪酸转位酶脂肪酸转位酶（fat ty acid t ranslocase,FAT/CD36）是近年来发现参与脂肪酸跨膜转运的重要载体蛋白。

FAT/CD36又称为SCARB3、GP88糖蛋白Ⅳ和糖蛋白ⅢB，由472个氨基酸组成，其分子量约为53 KDa[4]。

脂肪转位酶在脂肪代谢高的组织中表达，包括脂肪组织、心脏和小肠，有研究已经发现FAT/CD36存在于人的线粒体以及啮齿动物的肌肉中[5]。

FAT/CD36促进脂肪酸的转运和甘油三酯的合成[6-7]，调节急性脂肪酸的吸收和LCFA的转运过程，同时对线粒体有氧氧化过程中起着重要的作用[8]。

缺少
FAT/CD36表现出脂蛋白代谢异常。

2.3 过氧化氢酶体激活增殖受体基因过氧化氢酶体激活增殖受体（Peroxisome prol i ferator activated receptors,PPAR）是1990年被发现的，是配体活化的核转录因子，属于核激素受体家族，主要在脂肪组织中表达。

最早发现于小鼠，参与脂肪的分化，因为它可以被脂肪酸样的过氧化物体增殖剂（peroxisome prol i ferator,PPAR）激活而得名。

增加过氧化物酶体的表达可能有助于肌内脂肪沉积[9]。

PPAR对血脂代谢，尤其对降低血中甘油三酯水平和升高HDLC有重要作用。

2.4 脂蛋白脂肪酶脂蛋白脂肪酶全称三酯酰甘油蛋白脂酰基酶（t riacylglycero
protein acylhydrolase），习惯上称之为脂蛋白脂肪酶（Lipoprotein lipase,LPL）。

广泛存在于不同组织中，其中在脂肪细胞和骨骼肌细胞中量较高。

成熟的脂蛋白脂肪酶在肝素的作用下，释放进入血循环，在毛细血管内皮的腔面与载脂蛋白Ⅱ结合发挥作用或储存于脂肪肌肉中分解供能[10]。

肌肉组织LPL是肌内脂肪沉积的重要参与者,其编码基因的表达对于肌内脂肪沉积有重要影响，脂蛋白脂酶动员和沉积脂肪[11]。

2.5 脂肪细胞的决定和分化因子1 脂肪细胞的决定和分化因子1（Adipocyte Determination and Di f ferentiation factor-1,ADD1）是由Rajashisth等1989年首先发现的，并命名为固醇调节元件结合蛋白。

ADD1基因的mRNA表达量在肌肉组织中与IMF含量呈显著正相关[12]。

2.6 脂肪酸合成酶脂肪酸合成酶（fat ty acid synthase,FAS）是1957年
S.J.Waki l等人首次在鹅肝组织中发现的。

FAS主要催化乙酰辅酶A和丙二酸单酰辅酶A在机体内合成脂肪酸，并使脂肪酸囤积，从而促进脂肪的沉积，动物体脂水平与FAS基因的表达呈正相关，FAS数量的多少及活性的高低对动物脂肪酸代谢的调控具有重要意义[3]。

2.7 固醇调节元件结合蛋白11 固醇调节元件结合蛋白1（Sterol regulatory element binding factor,SREBP1）是1993年从体外培养人的hela细胞核抽提纯化出来，是一类含有“碱性螺旋-环-螺旋-亮氨酸拉链”（Basic hel ix-loop-helix-1eucine zipper,bHLH-Zip）结构的核转录因子。

SREBP1广泛表达于各种组织，主要在肝脏和脂肪细胞中表达,它通过调节脂肪代谢相关酶的基因表达来，调控动物体内的脂肪合成。

SREBP1自身作为转录因子家族成员之一，在调控脂肪沉积的同时，还可以调控与肌内脂肪生成相关基因的表达水平，而间接参与脂肪代谢和其生物合成。

大多数研究表明 SREBP-1主要调节脂
肪酸代谢[13]。

2.8 CCAAT增强子结合蛋白 CCAAT增强子结合蛋白（CCAAT/Enhancer Binding Proteins,C/EBP）属于碱性亮氨酸拉链（Basic leucinen zipper,Bzip）转录因子家族成员,在其梭基端含有亮氨酸拉链结构域，起着与DNA和其他
C/EBP蛋白形成同源或异源二聚体的功能。

c/EBPα的表达对脂肪细胞的分化具有十分重要作用。

在脂肪细胞分化过程
中,PPARγ和c/EBPs二者转录因子的表达存在紧密的联系,两者之间的相互作用共同维持脂肪细胞正常的分化过程。

2.9 肥胖基因肥胖基因（obese,OB）于1950年在小鼠中发现,为常染色体隐性遗传，约20 kb，约3个外显子和2个内含子组成，其编码区位于第2和第3外显子。

在大网膜、后腹膜、肠系膜及皮下脂肪组织中表达。

人、鼠和猪的肥胖与肥胖受体基因的克隆与分析表明，牦牛OB基因的克隆和原核表达研究对改良牦牛的产肉性能、提高泌乳量具有重要意义[14]。

2.10 瘦素 1994年张等发现OB可能编码一种调节营养吸收和新陈代谢的血液因子，后来被称为瘦素（Leptin）[15]，分子量为16 KD。

Leptin受体分布范围很广，不仅在肌肉组织中，而且脑、胎盘、心脏、肝、脾、肾、胰等许多脏器中也有分布[16]。

当机体摄入热量增多脂肪储备时，Leptin分泌增加，经血液至下丘脑产生抑制食欲，减少摄食促进能量代谢等，最终降低体内脂肪含量[17]。

2.11 激素敏感脂肪酶激素敏感脂肪酶（hormone sensitive l ipase,HSL）是Hidalgo等1994年发现的。

HSL能够在脂肪组织、肾上腺、心脏、骨骼肌和平滑肌中表达，以脂肪组织和心脏中活性最高[18]。

脂肪降解过程中的限速酶，催化三酞甘油水解生成二酞甘油,以及催化二酞甘油水解为单酞甘油。

另外，它还可以水解单酞甘油为游离脂肪酸，是催化胞内三酰甘油去除脂肪酸链的唯一的催化酶[19]。

它是调控脂肪组织分解的最关键因素，也是影
响动物脂肪沉积的关键酶之一。

2.12 黑素皮质素受体-4 黑素皮质素受体-4（MC4R）即黑素皮质素受体-4，由332个氨基酸残基组成，具有7次跨膜结构，是跨膜G蛋白耦联受体家族的成员之一[20]，在牛上克隆出的该基因全长为1 809 bp。

黄萌等采用Real-time PCR对中国西门塔尔育肥牛群体进行了相关分析，结果表明脂肪组织中MC4R基因mRNA表达量与背膘厚度呈显著相关，这进一步证明MC4R基因可以作为影响肉牛脂肪沉积的重要调控因子[3]。

随着近年来人们生活水平的提高，保健意识的增强，人和动物体内脂肪的数量受到的关注越来越多，脂肪性状又是高遗传的性状。

因此，改善和提高肉品质是目前畜牧业中面临的一个重要任务。

传统的育种方法在度量过程中存在着系统误差，且在活体上无法直接度量，必须使用昂贵的同胞测验和花费相当长的时间。

而分子生物学的飞速发展和分子生物技术的进步。

可迅速发现基因与度量肉质品质指标间的内在联系，有助于为实现肌内脂肪的调控提供理论依据。

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