FGF10基因对牛前体脂肪细胞分化的调控作用研究

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牛肉营养丰富,胆固醇含量低,蛋白质含量高,富含维生素、钙等营养物质。由于人们生活水平的提高,对牛肉的需求增加了。牛肉的嫩度、风味和大理石花纹是其牛肉主要质量指标之一。牛肉的嫩度和大理石花纹形成与牛肉的肌内脂肪含量密切相关。在哺乳动物中,脂肪组织主要储存在皮下、内脂、肌内和肌间,在肉类生产过程中,肌内脂肪含量的多少是决定肉品质的主要因素。在细胞水平上,动物体内的脂肪量与脂肪细胞的数量和脂肪细胞的体积大小密切相关。并且在脂肪细胞的分化过程中需要分化相关基因的调控。目前,研究影响脂肪细胞分化的关键基因是一个非常重要的研究方向。成纤维细胞生长因子10基因(fibroblast growth factor10,FGF10)属于6个FGFs亚家族中的FGF7亚家族,是特异地表达于白色脂肪组织的唯一FGF,在脂肪组织的分化过程中具有重要的作用。研究表明,在FGF家族中,FGF10基因是在白色脂肪组织特异性表达的基因,并且促进脂肪的形成。有研究报道FGF10基因在极端肥胖患者的皮下脂肪、腹壁和内脏脂肪脂肪组织中大量表达。但关于FGF10调控牛前体脂肪细胞分化的研究很少报道。因此,本研究以西北农林科技大学选育的秦川肉牛用新品系为研究对象,研究了FGF10在前体脂肪细胞分化中的调控作用机制,旨在为秦川肉牛用遗传改良和分子育种提供理论依据。主要研究结果如下:1、本研究m RNA表达水平上检测FGF10基因在牛不同组织中的表达规律,结果显示FGF10基因在牛瓣胃组织中表达显著高于其他组织,而在皮下脂和内脂组织中表达量也较高,显著高于其他组织,这一结果表明FGF10基因可能对脂肪的形成与脂肪分化具有重要的作用。本研究分别侵染细胞Ad-FGF10和转染siFGF10后用q PCR检测脂肪细胞分化标志基因C/EBPa、PPARy、FABP4、FAS和LPL的相对表达量。发现过表达FGF10基因后,在诱导分化第4d,C/EBPa、PPARy、FABP4和LPL的表达量与对照组相比都明显下调(P?0.01,P?0.05),干扰FGF10后C/EBPa、PPARy、FABP4、LPL在诱导分化的6d都有显著上升(P?0.05)。从C/EBPa、PPARy、FABP4、LPL的表达量变化可以看出FGF10对牛脂肪细胞有抑制分化的作用。在蛋白水平上检测了PPARγ和FABP4表达水平,结果发现在过表达FGF10基因后蛋白表达量与对照组相比显著下降,而干扰后与对照组相比PPARγ和FABP4的表达量显著上升,说明FGF10靶向抑制PPARγ和FABP4基因。油红O染色和甘油三酯含量测定发现过表达FGF10基因抑制牛脂肪细胞中甘油三酯的积累,干扰FGF10基因促进牛脂肪细胞中甘油三酯的积累。2、通过转录组测序对过表达腺病毒Ad-FGF10(试验组)和Ad-NC处理后诱导分化第4天的牛前体脂肪细胞进行相关候选基因分析,共检测到差异基因1774个,其中表达量显著上调基因157个,表达量显著下调基因1617个。本研究通过GO功能显著性富集分析和KEGG信号通路显著性富集分析,差异基因参与调控广泛的生物学过程(如代谢、生物过程调节、细胞增殖),并富集在与脂质分化相关的PPAR信号通路、脂肪细胞内脂解的调节、脂肪酸降解等通路上。3、在FGF10基因的启动子区鉴定出三个SNP位点,分别为g.78G>A、g.116C>T和g.201A>T。在200头秦川牛中,发现3个SNP分别存在3种不同的基因型,其中SNP1有GG、GA和AA基因型;SNP2有CC、CT和TT基因型,SNP3有AA、AT和TT基因型,且3个SNP位点为中等多态性(0.25<PIC<0.50)。等位基因和基因型频率分析表明,3个SNP位点都偏离了Hardy-Weinberg平衡(HWE),这表明这些位点在人工育种、迁移和遗传漂变下处于动态平衡。关联秦川牛生长性状和肉质性状后发现,FGF10基因启动子区的3个SNP位点与秦川肉牛的生长性状和肉质性状都有显著相关(P<0.05),FGF10可作为秦川肉牛体尺性状和胴体质量性状的遗传改良的候选标记基因。以上结果表明FGF10在牛前体脂肪细胞分化过程中具有抑制作用,而FGF10具体起何种作用仍需进一步研究证明。本研究结果为进一步阐明FGF10基因调控牛前体脂肪细胞分化的分子机理提供了重要的数据支持。
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