前期项目组在猪饲料效率的全基因组关联分析(GWAS)时发现,有多个嗅觉受体(OR)的SNP位点与猪剩余采食量RFI显著相关。近期系列文献研究也表明OR基因对非嗅觉组织的功能有重要影响。为了探究OR基因在猪体内的分布、表达及其可能存在的跟采食或代谢相关的非嗅觉功能,本试验开展了猪OR转录组表达分析,选择一个在体内广泛表达且在脂肪组织中高表达的嗅觉受体,在前体脂肪细胞中进行功能验证研究。研究结果可拓展人类对嗅觉受体基因分布及功能的认知。采集随机选择的3头60日龄后备公猪(体重约30kg)的13种组织,分别为嗅上皮、心脏、肝脏、脾脏、肺脏、肾脏、十二指肠、空肠、回肠、脑、睾丸、肌肉、皮下脂肪共计39组样本,使用illumina Hi Seq 4000平台进行转录组高通量测序(RNA-Seq),应用bowtie、Top Hat、Samtools、Cufflinks软件以及R、Python、excel等工具对测序结果进行质量控制、基因组mapping、注释、FPKM计算、基因差异表达分析,并对测序结果进行RT-PCR验证。根据RNA-Seq结果,选择在体内广泛表达且在脂肪组织中高表达的嗅觉受体基因OR51E1,用壬酸刺激前体脂肪细胞,可激活受体OR51E1,检测甘油三酯、胆固醇以及信号转导基因、成脂与脂解基因的表达水平变化,揭示OR51E1在脂质代谢过程中发挥的作用。研究结果如下:1.从猪的13种组织的转录组水平共鉴定出1125个OR基因表达,其中1010个功能基因以及115个假基因,占猪基因组(Sscrofa11.1)注释的全部1379个OR基因注释位点的81%。嗅上皮组织中拥有最多的OR基因表达,数量为968个,其次在睾丸组织中存在356个OR基因表达。OR基因整体表达水平较低,其中84.7%的FPKM低于0.1,13.9%的FPKM在0.1-1,只有1.4%的FPKM大于1。2.在12个非嗅觉组织中,共检测到548个OR基因表达,12个OR基因广泛表达(且同时表达于嗅上皮组织中)。非嗅觉组织中110个OR基因组织特异表达,数目分别为睾丸中53个,脾脏中12个,回肠中10个,肝脏中7个,心脏中7个,大脑中6个,肺脏中5个,肾脏中3个,脂肪中2个,空肠中2个,十二指肠中2个,肌肉中1个。对组织特异性表达的OR基因进行特征序列分析,发现组织特异表达的OR基因在不同组织间存在不同数目的特征序列。3.通过猪嗅上皮(OE)组织与其他组织的基因表达量差异分析,鉴定出在OE中高表达的基因255个,推测这些可能是参与嗅觉转导过程的基因,其中87个基因先前存在相关报道,168个基因未有相应报道。4.在OE组织中能检测到OR与气味分子特异性结合后信号传导的下游关键基因,其中ADCY3、GNAL、REEP1和RIC8B在所有组织中广泛表达,且表达量与OR基因的表达量存在显著相关。CNGA2、CNGA4、CNGB1、ANO2则主要在OE组织中表达。5.OR51E1是一个广泛表达基因,并在脂肪组织中表达量较高。用壬酸激活OR51E1,前体脂肪细胞的脂质积累受到显著抑制,当OR51E1的表达受到干扰后这种抑制作用消失。对转导级联通路基因ADCY3的抑制能够改善由OR51E1激活所带来的脂质积累降低。OR51E1激活是通过c AMP/PKA通路进而影响成脂关键基因C/EBPα以及FASN的表达水平与脂解关键基因LPL与PPARGC1b转录水平,最终导致脂质积累的降低。