动物脂肪细胞定向和分化因子1的研究进展
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《上海畜牧兽医通讯》2009年第4期
动物脂肪细胞定向和分化因子1的研究进展
邓正德
连林生’
(云南农业大学动物科技学院昆明650201)
随着我国经济的发展和人们消费水平的不断提高,人们对于肉产品的质量要求也越来越高。要满足这一需求,就得不断地改善和提高动物胴体品质。在对人自身的研究中已经发现脂肪细胞分化和决定因子1(ADDI)基因与脂肪外组织的脂肪沉积有着一定的连锁关系;该基因与其他脂肪酸代
谢基因一起调控脂肪的合成以及胆固醇的合成代谢;这说明
动物脂肪的沉积和脂肪细胞的分化以及相应的脂肪代谢、调
控受到ADDl基因的调控作用。相关研究表明ADDl基因
的多态性影响着猪的肌内脂肪含量、皮脂率和屠宰率。因此把ADDl基因作为候选基因研究动物的肉质性状具有重要意义。1
ADDl基因表达蛋白及其调控基因
能和固醇调节元件(SER)特异性结合的锌指蛋白被发
现后,Briggs等人将其命名为固醇调节元件结合蛋白(Sterd
RegulatoryElementBinding
proteins.SREBPs)。SREBPs蛋白
是由两个基因表达的三种蛋白,这三种蛋白分别是SREBI,一
lc.SREBP—la和SREBP一2。SREBPs的前体由大约1150
个氨基酸残基构成,包括3个结构域。第一个结构域由480
个氨基酸残基构成.其功能主要是由氨基酸末端决定的;第二个结构域约30个氨基酸残基,主要包含亮氨酸拉链(bHLH—zip)结构域,这一结构的功能是与DNA结合;第三个结构域由590个氨基酸残基构成小环,在翻译过程中该小
环伸人到ER内,起到核心的调控作用。研究表明两个
SREBPs基因所表达的三个蛋白中SREBP—lc与SREBPs一1a是由一个基因所表达,但由于他们转录位点不同导致产生两种功能蛋白。SREBP—lc转录了约210bp,相对SREBP一1a少了60bp。由于SREBP一1a有较长的氨基酸末端,所以比SREBP—lc功能更强。虽然SREBP—tc的功能较弱,
但是在动物细胞中是高水平表达的,可见SREBP—lc在这
个蛋白质家族中起到了主导作用,并把SREBP—lc称为脂肪细胞定向和分化因子1(ADDl)。通过比较,SREBP一1与SREBP一2的氨基酸残基有47%相同,从而证明他们的功能相近。在人类ADDI基因研究中,把该基因定位在人的17
号染色体上,其外显子与内含子数量相当,分别为19和18
个。不同动物该基因所在染色体不同,如猪的ADDl基因在12号染色体上,转录的mRNA长度为3830bp(GenBank:
AY496867.1)。ADDl蛋白前体在内质网合成后与固醇调节
元件结合,并由其送到高尔基体,在高尔基体内被位点l蛋
白酶和位点2蛋白酶依次加工,使得氨基酸末端的亮氮酸拉链结构从高尔基体的膜上释放。当这一结构进人细胞核内与其靶基因的启动子的E盒相结合时就会调节靶基因的表
达。在胆固醇应答元件的调控中,ADDI的氨基酸末端亮氨酸拉链结构域与这一应答元件的增强子结合,促进胆固醇应
答元件的转录。ADDl所调控的基因主要包括低密度脂蛋白
*为通讯作者。万
方数据(LDL)受体、乙酰辅酶A羧化酶(ACC)、脂肪酸合成酶
(FAS)、生长抑制因子(S14)、葡萄糖激酶(GK)、磷酸烯醇式
丙酮酸羧激酶(PEPCK)等有关脂肪合成和葡萄糖代谢的酶
基因。2ADDl基因研究进展
2.1
ADDl基因表达调控的相关研究
ADDl基因同PPAR基因、C/EBP基因共同调控脂肪细
胞的分化,同时参与低密度脂蛋白(LDL)受体、乙酰辅酶A羧化酶(ACC)、脂肪酸合成酶(FAS)、葡萄糖激酶(GK)、磷酸烯醇式丙酮酸激酶(PEt,CK)等有关脂肪合成和葡萄糖代谢的基因表达的调控。ADDl基因表达的SREBP一1c与l'I,AR基因表达的PPAR。和PPAR,蛋白共同调节脂肪的生
成和脂肪酸的氧化。研究还显示这些基因的表达在不同的
群体中组织分布和基因表达有所不同,ADDl在脂肪组织、肝
脏中高效表达。此外张朝霞等在对新疆哈萨克族人的研究
中显示ADDI基因与高血压也有着密切关联。
ADD基因不仅调节脂肪合成和葡萄糖代谢的相关酶基因的表达,而且ADDl因子对胰岛素也起着至关重要的作
用。在SREBPs家系中,SREBP一2与SREBP一1a主要维持
胆固醇的稳定。然而SREBP—Ic的转录水平又受胰岛素的
调节。SREBP—lc与脂肪酸FA的合成和胰岛素介导的糖代谢有明显的相关性。体外培养实验表明胰岛素确实促进ADDl基因的表达,而且能够被胰岛素拮抗剂和cAMP所阻
滞。Fonz等和Chakravarty等在对原代培养的肝脏细胞的研
究中发现,通过逆转录病毒表达不能被激活的ADDl基因突变体在胰岛素对DKPEPCK、FAS和S14等基因的表达调控作用消失,而在无胰岛素高度表达激活状态的情况下的
M)DI仍能促进GK、FAS和S14并抑制PEPCK基因的表
达。这也有力地证明了ADDl与胰岛素介导的糖代谢相互关联。Becard等人将ADDl基因的cDNA重组腺病毒输入STZ的SD大鼠,研究发现该鼠肝脏中ADDl基因表达增加,并显著促进了GK、FAS、S14和LDL受体基因的表达,导致酶的活性也相应成比例地提高:同时ADDI抑制PEPCK的表达从而降低其表达活性。在小鼠肝脏中脂肪和糖原的合
成明显增加来促使血糖水平降低近正常水平。另外的发现ADDI和保守的碳水化合物反应元件(Ch。RF)结合蛋白是胰岛素和葡萄糖调节脂肪合成和相关酶基因表达的转录调控
因子,这就是说ADDl和保守的碳水化合物反应元件结合蛋
白影响着糖、脂代谢。Soazi等利用3T3一L1前体脂肪细胞诱导分化研究了胰岛素和ADDl基因与50个基因的相关性,得出胰岛素和ADDl共同作用时CCAAT元件增强子结合蛋白、低密度脂蛋白受体(LDL—R)、脂肪酸合成酶
(FAS)、纤溶酶原激活抑制物1(PAl一1)、硬脂酰辅酶A脱氢酶(SCDl)等基因表达有显著的作用;Kakurna等研究发现瘦蛋白受体突变的肥胖大鼠的肝脏中ADDl表达水平明显高
于正常大鼠,相反在高瘦蛋白水平的大鼠上,ADDl的mR—
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NA的转录有很大的下降;这就表明ADDI的高效表达与肝脏等非脂肪组织中脂肪的沉积有明显的关联,同时也说明了瘦蛋白同ADDl的表达有着负调控的关系。
2.2
ADDl基因在家畜动物中的研究
陈杰等在ADDl基因PCR—SSCP与猪肌内脂肪含量和
背膘厚的关系研究中发现苏太猪的脂肪细胞定向分化因子在374和347位点发现其单核苷酸多态性,但是这些点突变没有影响到氨基酸序列的变化,然而与肌内脂肪含量和背膘相关性研究中发现杂合子AB肌内脂肪含量最高,极显著地高于AA纯合子(P<0.01),BB纯合子肌内脂肪含量介于
AB和从之间,并有高于从纯合子的趋势(P=0.11)。但
各基因型间背膘厚没有显著差异。这一研究证明了该基因与猪肌内脂肪、皮脂率和屠宰率呈显著相关。揭示了ADDl基因很可能是影响猪肉质、胴体性状的候选基因。Ding等以
不周的猪(NewshamXL—siredNewshamLandrace×LargeWhiteDurocandDuroc—siredUSYorkshire×DHroe—Lan.
drace)作为实验对象分析了ADDl与PPARa、PPARr等转录因子对脂类的生成和脂肪酸的氧化,同时也说明了ADDl基因在不同的群体中其mRNA在组织中的分布和基因有所不同。2008年朱吉等对山羊ADDl基因部分序列的克隆分析在山羊中克隆的ADDl基因序列与牛、人ADDl基因有较高的同源性,说明该基因编码序列是保守序列。2008年刘世强等用PCR—DHPLC技术发现猪ADDl基因DQ442276S3序列中第313位C—T突变而产生Eamll04I酶切位点,并通过PCR—RFLP方法在368头8个中外猪种中检测到长白猪和皮特兰猪的CC基因型频率明显高于中国猪种,长白猪只检测到CC基因型,长白猪和皮特兰猪的等位基因C的频率比中国猪种的高。对长蓝猪(长白x蓝塘)砣代资源家系进行此标记与胴体性状的关联分析,结果发现CC基因型个体的皮脂率和屠宰率显著低于CT基因型个体,其他胴体性状和肉质性状差异不显著。李长龙等研究ADDl基因的基因频率和基因型频率在得出所研究的3个猪品种间没有显著差异(P>0.01)。但是梅山猪和苏太猪群体中ADDl基因型分布相对均衡,基因频率也几乎相等,而在杜×长×大猪群体中B等位基因频率显著高于A等位基因,研究进一步证明了ADDl与肌内脂肪含量和背膘厚有显著关联。
3
结束语
通过ADDl基因的研究,我们可知肉质的提高可能与
ADDl基因有着密切的联系。随着对ADDl基因研究的深入也证明ADDl基因对动物肉质以及对动物脂肪沉积有重要的影响,有望在提高动物胴体品质中发挥该基因的作用。对地方畜群的多样性以及该基因的多态性方面进行选优利用,这将有望发展地方高品质的畜群品种。既得到瘦肉率高、肌内脂肪含量高的优质肉又能有效地开发地方生物资源,既提高了动物的肉质性状叉满足了人们对口感好的高生活水平要求,就能得到更多的经济利益,这对动物的选育起着重要
的作用。
参考文献
[1]Briggs
MR.,YokoyarnaC..WangX..eta1.Nuclear
protein
binds
sterolregulatorelementof
lowdensity
lipoproteincreepierpromoter.
万
方数据I
Identificationoftheproteinanddelineationofitstargetnucleotide
sequence[J].BiolChem.1993.(268):14490~14496.(2]HortonJ
D.,Goldstein
JL¨,Brown
MS..SREBPs:activatorsof
the
completeprogramofcholesterolandfattyacidsynthesis
in
the
liver
[J].J
ClinInvest,2002,109:1125~1131.
[3]Jun
I.,HidetoshiK.,TomoykiT.,et
al
Proteolytic
Activation
of
SREBPsduringAdipocyteDifferentiation[J].Biochemical
and
Bio—
physical
ResearchCommunications.2001。283:1157~1161.
[43Delphine
Eberl4,Bronwyn
H.,Pascale
B.,et
a1.SREBP
transcrip・
tionfactorsI
masterregulators
of
lipid
homeostasis[J].Biochimie,
2004.86:839~848.
[5]Hakravarty
K.。leachy
P.,BecardD..et
a1.SterolRegulatoryEle—
ment
Bindingproteins—l
c
mimicsthenegative
effectofinsulin01
phosphoenolprivate
carboxykinase(GTP)genetranscription(J].Biol
Chem.2001.(276):38416~38423.[6]ForetzM..Guichard
P.,FeteP..et
a1.SREBP—l
c
is
a
major
medi.
ator
ofinsulinaction
on
thehepaticexpressionofgluckin∞eandlipgenesisrelatedgenes[J].ProcNatlAcad
SciUSA.1999.(96):
12737~12742.
(7]李长龙。嚣盂.脂肪细胞定向和分化因子1(ADDl)基因的研究进
展[J).动物科学与动物医学,2004,21(4):56.[8]DingST.,Schinckd
A
P..eta1.Expressionof
porcinetranscriptionfactorsand
genes
related
to
fatty
acidmetabolismin
differenttissues
andgenetic
populations[J].AnimSci.2000.78:2127~2134.
[9]张朝霞.刘燕,等.新疆哈萨克族ADDI基因Gly460Trp多态性同
高血压病的关联(J].2005,32(2):239.[z03KenjirouO.,Tetsuya
K.,SatoshiF.,et
a1.Sterolregulatoryele.
ment
binding
protein(SREBP)1
expressioninbrainis
affectedby
age
butnot
byhotmonesor
metabolic
changes(J].BrainRes。2006.
1081(1):19~27.
[11]Xiong
Deng.Lauren
MC..Heny
G..et
a1.Regulationof
theRat
SREBP一1c
Promoter
in
PrimaryRatHepatocytes[J].Biochemical
andBiophysicalResearchCommunication.2000。290:256~262.
[12]Lee
Y
S.,SohnD
H..HunD..et
a1.DepartmentofBiological
Sci.
ences[J].SeoulNationalUniversity.San56—1。Slim—Dong,
Kwanak—Gu.Seoul:151~742.
[13]KimJB.,SpotsGD..Halverson
YD.。eta1.DualDNA
binding
specificity
ofADDl/SREBPlcontrolled
by
a
singleamino
acid
in
the
basichelix‘lop—helixdomain[J].Molecularand
CellularBiology.
1995,15:2582~2588.
[14]LJN.。MabmoudMA..HanW
F.。et
a1.Stemregulatoryelement—bindingprotein‘l
participates
inthe
regulationoffatty
acid
syn-
theses
expressionincoloreetal
neoclassical[J].ExperimentalCeURe.
search,2000。26l(1):159~165.[15]Becard
D.,Hainauh
I.。Azzout—Mre'niche
D.。eta1.Adenovirus—
mediatedover
expressionofstems
regulatoryelementbinding
protein
—I
e
mimicsinsulineffects
on
hepatic
gene
expressionand
glum
homeostasisin
diabeticmice[J】.Diabetea.2001。50:2425~2430.
[16]陈杰.赵茹茸,等.ADDl基因PCR—SScPs标记与猪肌内脂肪
含量及背膘厚的关系[J].南京农业大学学报,2004,27(3):66~
69.
[17]李长龙,潘玉春,等.H—FABP、MCAR、ADDl基因多态性在3个
猪群中分布及其与肌内脂肪和背膘的相关研究[J].遗传,2006.
28(2):159~164.
[18]朱吉.欧阳叙向.等.山羊ADDl基因exonB一18、intronl3—17序
列的克隆分析[J].食草动物.2008,28(2):129~131.
[19]刘世强,陈赞谋.猪ADDl基因Earnll041酶切位点多态性及其
与肉质、胴体性状关系的研究[J].养猪,2008.2(4):1002~1957.
动物脂肪细胞定向和分化因子1的研究进展
作者:作者单位:刊名:英文刊名:年,卷(期):
邓正德, 连林生
云南农业大学动物科技学院,昆明,650201
上海畜牧兽医通讯
SHANGHAI JOURNAL OF ANIMAL HUSBANDRY AND VETERINARY MEDICINE2009(4)
参考文献(19条)
1. Delphine Eber14;Bronwyn H;Pascale B SREBP transcription factors:master regulators of lipidhomeostasis 2004
2. Jun I;Hidetoshi K;Tomoyki T Proteolytic Activation of SREBPs during Adipocyte Differentiation[外文期刊] 2001
3. Horton J D;Goldstein J L;Brown M S SREBPs:activators of the complete program of cholesterol andfattyacid synthesis in the liver 2002
4. Briggs M R;Yokoyama C;Wang X Nuclear protein binds sterol regulator element of low densitylipoprotein creepier promoter.I.Identification of the protein and delineation of its targetnucleotide sequence 1993(268)
5. 张朝霞;刘燕 新疆哈萨克族ADD1基因Gly460Trp多态性同高血压病的关联[期刊论文]-复旦学报(医学版)2005(02)
6. Ding S T;Schinckel A P Expression of porcine transcription factors and genes related to fatty acidmetabolism in different tissues and genetic populations 2000
7. 李长龙;嚣盂 脂肪细胞定向和分化因子1(ADD1)基因的研究进展[期刊论文]-动物科学与动物医学 2004(04)8. Foretz M;Guichard P;Fete P SREBP-l c is a major mediator of insulin action on the hepaticexpression of gluckinase and lip genesis related genes 1999(96)
9. Hakravarty K;leachy P;Becard D Sterol Regulatory Element Binding proteins-l c mimics the negativeeffect of insulin of phosphoenol private carboxykinase(GTP)gene transcription 2001(276)10. 刘世强;陈赞谋 猪ADD1基因Eam1104I酶切位点多态性及其与肉质、胴体性状关系的研究[期刊论文]-养猪2008(04)
11. 朱吉;欧阳叙向 山羊ADD1基因exonl3-18、intronl3-17序列的克隆分析[期刊论文]-食草动物 2008(02)12. 李长龙;潘玉春 H-FABP、MC4R、ADD1基因多态性在3个猪群中分布及其与肌内脂肪和背膘的相关研究[期刊论文]
-遗传 2006(02)
13. 陈杰;赵茹茜 ADD1基因PCR-SSCPs标记与猪肌内脂肪含量及背膘厚的关系[期刊论文]-南京农业大学学报2004(03)
14. Becard D;Hainauh I;Azzout-Mamiche D Adenovirus-mediated over expression of stems regulatoryelement binding protein-l c mimics insulin effects on hepatic gene expression and glucosehomeostasis in diabetic mice[外文期刊] 2001
15. LJN;Mahmoud M A;Han W F Stem regulatory element-binding protein*1 participates in the regulationof fatty acid syntheses expression in colorectal neoclassical[外文期刊] 2000(01)
16. Kim J B;Spots G D;Halverson Y D Dual DNA binding specificity of ADD1/SREBP1 controlled by asingle amino acid in the basic helix·lop-helix domain[外文期刊] 1995(5)
17. Lee Y S;Sohn D H;Han D Department of Biological Sciences
18. Xiong Deng;Lauren M C;Heny G Regulation of the Rat SREBP-1 c Promoter in Primary Rat Hepatocytes2000
19. Kenjirou O;Tetsuya K;Satoshi F Sterol regulatory element binding protein (SREBP) 1 expression inbrain is affected by age but not by hotmones or metabolic changes[外文期刊] 2006(01)
本文链接:http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_shxmsytx200904006.aspx