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我国是一个养猪大国,地方猪品种沉积脂肪的能力强,这大大影响了猪的经济价值。盐酸克伦特罗(Clenbuterol-HCL,CLB-HCL),俗称“瘦肉精”,是一种β-兴奋剂,可以显著减少猪脂肪积累,但由于其不易被分解,在动物体内残留时间长,人食用含有CLB-HCL的猪产品可能导致中毒而被禁止使用。为了解CLB-HCL减少猪脂肪沉积的分子机理,我们利用自制的cDNA基因芯片对饲喂CLB-HCL的实验用小型猪(共八只,全同胞配对分为四组生物学重复,每组两只猪中一只饲喂CLB-HCL,另一只不饲喂CLB-HCL)脂肪组织进行基因表达谱分析,利用Afrymetrix Porcine Genome芯片对饲喂CLB-HCL后瘦肉率提高超过10%的两组实验用小型猪的肝脏组织进行基因差异表达谱分析,并且利用Affymetrix Rat Expression Set 230A芯片对CLB-HCL刺激体外培养的脂肪细胞进行基因表达谱分析。 在实验用小型猪脂肪组织差异表达基因中,与G-蛋白耦联信号通径相关的两个基因“cAMP依赖的蛋白激酶类型Ⅰ调控因子”(GenBank登陆号:X05942)和“小GTP结合蛋白rab30”(GenBank登陆号:U57092)的转录水平分别上调2.0倍和2.23倍,我们推断它们是CLB-HCL作用β-肾上腺素受体后传递信号的分子。还发现与脂类代谢相关的载脂蛋白D(aoplipoprotein D)和载脂蛋白R(aoplipoprotein R)转录水平分别上调2.20倍和2.24倍,硬脂酰辅酶A去饱和酶(stearoyl-CoA desaturase,SCD)基因的转录水平下调为0.41倍,这些变化可能与饲喂CLB-HCL导致实验用小型猪脂肪积累减少密切相关。此外,与胶原蛋白相关的9个克隆代表着胶原Ⅰ的α1和α2以及胶原Ⅲ的α1三个基因,转录水平全部呈现上调2倍以上。这可能标志着前脂肪细胞向脂肪细胞分化作用的减弱。在脂肪组织差异表达基因中有9条EST序列在美国国立生物技术信息中心(National Center of Biotechnology Information,NCBI)中比对不到同源序列(2005年10月),它们可能是与脂类代谢密切相关但还不被人们了解的新基因。荧光定量PCR试验证实以上结果中载脂蛋白D、硬脂酰辅酶A去饱和酶和EST rpfat15972三条基因,在饲喂CLB-HCL组与对照组差异表达均超过2倍。 对肝脏组织研究发现,饲喂CLB-HCL后,276条基因表达发生2倍以上变化(158条上调表达,118条下调表达),对于差异表达的276条基因,按照欧洲生物信息学中心(European Bioinformationtic Institute)提供的基因本体(gene ontology)信息进行分子功能(molecular function)分类,其中具有结合(binding)11条,催化活性(catalytic activity)27条,防御免疫活性(defense immunity activity)8条,信号转导活性(signal transducer activity)4条和转运活性(transportor activity)9条,没有分类信息的212条。在具有催化活性的27条基因中,与羧基脱氢酶l(GenBank登陆号:NP001748.1)基因中度相似的EST加强表达3.94倍,羧基脱氢酶l参加前列腺素(prostaglandin,PG)的合成,PG可以导致脂解作用加强:还有碘甲腺原氨酸脱碘酶类型Ⅰ(GenBank登陆号:NM001001627.1)基因上调表达2.81,它编码的酶催化甲碘甲腺原氨酸(T4,3,5,3’,5’-tetraiodothyronine)转化为具有生物活性的甲状腺素,甲状腺素具有刺激脂肪减少,肌肉增加的作用。此外,具有信号转导活性的4条差异表达中,有三条基因与G蛋白有关,它们是G蛋白信号调控子1(GenBank登陆号:AFl39837.1),和两条EST与G蛋白信号调控子18(regulator of G-protein signalling 18)中度相似。对以上结果选取6条基因,采用荧光定量PCR验证,吻合度达到100%。