BAMBI在小鼠脂肪组织形成中的作用及其机制研究

来源 :西北农林科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:plghqr
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
骨形成蛋白和激活素的跨膜蛋白抑制因子(BMP and Activin Membrane-Bound Inhibitor,BAMBI)是一种跨膜糖蛋白,因其胞内结构与TGFβ家族的I型受体相比较短且缺乏丝氨酸/苏氨酸磷激酶信号传导结构域,因此也被称为TGFβ的伪受体。前期研究结果表明,在人的脂肪细胞中,利用si RNA干扰BAMBI的表达可促进人前体脂肪细胞的分化,并缓解经典Wnt/β-catenin信号通路以及TGFβ信号通路对脂肪细胞成脂分化的抑制效果。这一发现也让我们对BAMBI基因在肉用动物肉质改良方面的作用产生了兴趣。而本实验室研究结果也验证了在猪原代前体脂肪细胞中,BAMBI能通过经典Wnt/β-catenin信号通路调控其聚脂分化。但到目前为止,对于BAMBI基因对于脂肪细胞聚脂分化的研究还仍有不足,对于BAMBI基因调控脂肪生成的机制探讨还有待进一步加深。因此,本试验以C57BL/6小鼠为研究对象,利用Cre-lox P系统构建了脂肪特异性BAMBI敲除小鼠(BAMBI AKO),并分离了小鼠白色和棕色前体脂肪细胞,在活体组织和细胞水平上通过实时荧光定量PCR(RT-q PCR),蛋白免疫印迹,转录组测序,油红O染色,免疫荧光染色等手段探究了BAMBI对脂肪生成的影响及其机制。获得如下主要结果:1.脂肪特异性BAMBI敲除小鼠构建成功。本试验利用lox P-Cre技术构建了脂肪特异性BAMBI敲除小鼠(BAMBI AKO mice)。在该小鼠的腹股沟白色脂肪组织(i WAT)及附睾白色脂肪组织(e WAT)中,BAMBI的m RNA、蛋白表达水平极显著下降(P<0.01),表明脂肪特异性BAMBI敲除小鼠构建成功。2.BAMBI AKO小鼠呈肥胖表型,并伴随有胰岛素抵抗和脂肪肝现象出现。常脂饲喂14 w后,对照组小鼠和BAMBI AKO小鼠的体重,各组织重以及成脂标志基因表达水平之间无显著差异,而在高脂饲喂14 w后,BAMBI AKO小鼠的体重,肝脏组织,i WAT,e WAT和棕色脂肪组织(BAT)重量以及脂肪细胞面积均显著上升,小鼠呈肥胖表型。而在BAMBI AKO小鼠脂肪组织,肝脏组织和肌肉组织中的Akt(Ser473)信号通路磷酸化水平也显著降低,表明小鼠产生胰岛素抵抗现象(P<0.05)。此外,脂肪特异性敲除BAMBI基因后,小鼠肝脏中的脂质积累增多,最终导致小鼠肝脏代谢紊乱。3.BAMBI敲除促进小鼠原代脂肪细胞成脂分化。为了探究BAMBI是否能对前体脂肪细胞也产生相同的影响,我们分离了小鼠的前体脂肪细胞。结果发现,BAMBI敲除后,BAMBI AKO小鼠白色和棕色前体脂肪细胞中成脂标志基因(PPARγ,a P2,C/EBPβ)在m RNA和蛋白水平上均显著上升(P<0.05),表明BAMBI敲除促进了小鼠白色前体脂肪细胞和棕色前体脂肪细胞的成脂分化过程。油红O和Bodipy染色结果也验证了实时荧光定量PCR和Western blot的结果,表明BAMBI对脂肪细胞的成脂分化具有抑制作用。4.BAMBI通过调节ROS水平促进小鼠原代脂肪细胞聚脂分化。为了进一步探索BAMBI对脂肪生成的作用机制,本试验通过高通量转录组测序技术对两组小鼠的i WAT,e WAT和BAT进行了测序,分别筛选出了1356,194和1300个差异表达基因(DEGs),并且通过实时荧光定量PCR验证了测序数据的可靠性。此外,KEGG通路富集分析显示DEGs主要在调节机体内环境的氧化应激水平以及脂肪生成相关通路中富集,表明BAMBI可能通过调节小鼠体内氧化应激水平来调节脂肪生成。为了探究高脂饲喂下的脂肪肥大是否是由于体内ROS升高而引起的,我们检测了前体脂肪细胞中ROS的产量,结果表明,脂肪特异性敲除BAMBI会导致细胞内ROS水平上升,并促进前体脂肪细胞分化MCE阶段,进而使C/EBPβ活性升高,最终促进小鼠原代前体脂肪细胞成脂,抗氧化剂N-乙酰半胱氨酸可抑制由BAMBI敲除后引起的脂肪细胞成脂分化。综上所述,本研究成功构建了BAMBI AKO敲除小鼠,从表型上来说,BAMBI AKO小鼠在高脂饲喂后呈肥胖表型,并伴随由胰岛素抵抗及脂肪肝表型的出现,此外,BAMBI敲除还可促进白色和棕色前体脂肪细胞的成脂分化过程,而从机制上来说,BAMBI的缺失会导致细胞内ROS水平上升,并促进前体脂肪细胞分化MCE阶段,进而使C/EBPβ与下游靶基因结合活性上升,最终促进小鼠原代前体脂肪细胞成脂。并阐释了其可能通过调节小鼠体内ROS水平来调节脂肪生成的机制。本研究的结果在为家畜肉品质的改良以及本实验室BAMBI转基因猪的构建提供了新的理论依据的同时,也为治疗肥胖提供了新的思路和靶点。
其他文献
脊椎动物的骨骼肌大部分来源于轴旁中胚层体节,先后经历增生和肥大过程,出生前骨骼肌细胞的数目经增殖分化途径大致已经恒定,出生后主要是肌纤维的肥大增粗以及肌肉卫星细胞响应刺激重新进入细胞周期修复受损肌纤维。骨骼肌发育是一个极其复杂的过程,受到包括生肌调节因子(MRF)和肌细胞增强因子2(MEF2)家族在内的转录因子的精确调控。研究表明非编码RNA也广泛参与骨骼肌的发育,其中涉及微小RNA(miRNA)
驯化是迄今为止人类进行的时间最久、规模最大的遗传学实验,针对从野生到家养动物的遗传基础的详细解析将有助于检验已有的遗传学理论、解析表型与基因型的复杂关联以及发现新的遗传学现象,进而服务于现代农业动物精准化的分子育种与遗传改良。同时,对动物驯化与人工选择中表型变异的遗传基础的研究,不仅可以帮助人们了解野生动物是如何在人类生存环境中生存、繁殖以及被人类的开发利用的,还可以帮助人们认识人类的社会发展。在
纤维素作为农作物秸秆的主要成分是限制秸秆饲料化利用的关键因素,挖掘高效纤维素酶是提高秸秆利用率的有效方法。植食性动物胃肠道微生物是纤维素酶的重要筛选来源,目前的研究主要集中在反刍动物瘤胃微生物,对其它纤维素降解能力强的动物胃肠道微生物研究较少,而且通过传统的微生物体外培养方法无法获得不可培养微生物所产纤维素酶。因此,本研究避开传统的微生物培养方法,利用宏基因组测序技术研究三种植食性动物胃肠道内容物
精子发生过程包括三个阶段,即精原干细胞的自我更新与分化、精母细胞的减数分裂和单倍体圆形精细胞的变形。这一过程受到基因表达的精密调控。条件性敲除胚胎期生殖细胞内的H3K9me2去甲基化酶基因Jmjd1a和Jmjd1b导致基因表达紊乱和精子发生受损。因此,探究组蛋白甲基化修饰对精原干细胞增殖与分化的调控作用机制,对于雄性不育的诊治具有一定的指导意义。组蛋白甲基转移酶SETDB1能够催化组蛋白H3K9甲
随着我国国民生活水平的提高,改良畜禽肉品质,进而生产优质肉类产品已成为当前畜牧业亟需解决的关键问题。畜禽肉品质受到多种因素的调控,其中肌内脂肪含量直接关系到肉产品质量,影响口感与风味。脂质代谢与畜禽体内脂肪形成与分布密切相关,脂质代谢紊乱引发的肥胖亦不利于动物的健康生长。因此,明确体内外影响脂质代谢的关键调控途径,解析其具体作用机理对于畜禽遗传育种的改良至关重要。褪黑素(N-乙酰-5-甲氧基色胺,
PTX3是PTX蛋白家族的成员,作为卵丘细胞-卵母细胞复合体扩张的标志基因在排卵中发挥重要作用。然而,PTX3在奶山羊卵巢颗粒细胞中的表达、功能和调控机理尚不清楚。因此,本研究以体外培养的关中奶山羊卵巢颗粒细胞为研究对象,分析PTX3在有腔卵泡生长发育过程中的表达规律,探究FSH、LH和miRNA对奶山羊卵巢颗粒细胞中PTX3基因表达,以及通过PTX3基因对颗粒细胞增殖、凋亡和类固醇生成的分子调控
陕北白绒山羊是利用辽宁绒山羊与陕北黑山羊杂交选育的绒肉兼用型优质绒山羊品种,具有产绒量高、绒质优、耐粗饲和抗逆性强等优点。众所周知,母羊产羔率等繁殖性状作为绒山羊的重要经济性状之一,直接影响了其生产效率和经济效益。因此,研究影响绒山羊母羊产羔率的生物学机制,对提高绒山羊的养殖收益具有重要实践价值,也在山羊繁殖性能调控机制等基础研究中具有重要理论意义。母羊的产羔率是由多基因调控的复杂过程,其中骨形态
骨骼肌作为哺乳动物最大的运动器官,是目前研究的热点。骨骼肌发育是一个复杂的、严格调控的过程,主要包括成肌细胞的增殖、分化以及多核肌纤维的融合。对人类而言,肌肉发育障碍会导致先天性的肌肉疾病,例如先天性肌营养不良和肌无力综合症。对于家畜来说,肌肉的发育直接影响肉的产量与品质。因此,深入研究肌肉发育规律具有重要的意义。肌肉的发育涉及复杂的基因和非编码RNAs组成的调控网络,随着高通量测序技术和生物技术
叉头框蛋白1(Forkhead box protein O1,FOXO1)是生物体内一类关键的细胞调控因子之一,主要通过转录和传导各种细胞因子信号发挥其生物学功能。在哺乳动物肝脏组织内,FOXO1通过抑制脂肪酸从头合成关键调控因子SREBP1的表达,进而抑制脂肪酸的从头合成同时促进脂肪酸的分解,最终改变细胞中脂肪酸组成,维持机体内脂质平衡。但FOXO1在反刍动物的乳腺组织中是否调控脂肪酸代谢过程仍
骨骼肌是动物最重要的组织之一,约占体重的50%。骨骼肌参与机体运动、保护和代谢调节。畜禽的生长性能,尤其是骨骼肌的生长,是决定养殖户经济效益高低的因素之一,因此对畜禽骨骼肌发育的研究在畜牧业生产中具有重要意义。近年来,关于畜禽胚胎期肌肉发育的研究表明,肌纤维的形成机制涉及到祖细胞的激活、祖细胞增殖为单核成肌细胞并最终融合形成多核肌管等步骤。此外,许多基因和转录因子也参与了肌肉增殖和分化的调控。然而