利用转基因猪模型研究PPARγ对肌内脂肪含量及肌纤维类型转变的影响

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猪肉是人类动物性蛋白的主要来源,影响猪肉品质的因素有很多,例如大理石纹、系水力、肉色以及嫩度等。肌内脂肪含量是重要的肌肉品质性状之一,它与肌肉的风味和多汁性有直接的关系,有重要的经济价值。研究脂肪代谢的调控机制,对于提高猪肉品质有重要的意义。过氧化物酶体增殖物激活受体γ(PPARγ)在脂肪细胞分化过程中发挥重要作用,是脂肪组织生成的关键调节因子。本研究以肌肉中超表达PPARγ的转基因猪为模型验证PPARγ基因对肌内脂肪含量的影响。主要的研究结果如下:1.对本课题组前期构建的原代随机整合转PPARγ基因猪进行扩繁、鉴定,获得F1代随机整合转基因猪,并对6月龄F1代随机整合转基因猪进行屠宰性能测定。性能测定结果表明,与阴性猪相比,随机整合转基因猪肌内脂肪含量提高41%,而瘦肉率等胴体性状差异不显著。2.对随机整合转PPARγ基因猪背最长肌及腓肠肌中进行了转录水平和蛋白水平的检测,发现与脂肪发育相关的基因如C/EBPα、Fox O1、LPL、UCP1等都上调表达,同时氧化型肌纤维相关基因表达上调,而酵解型肌纤维相关基因表达下调,说明PPARγ在促进脂肪生成的同时,对肌纤维类型的转变有一定的影响。3.利用CRISPR/Cas9定点整合技术成功获得猪Rosa26位点的定点整合转PPARγ基因猪,并扩繁得到F1、F2代。对各代转基因猪的整合位点、拷贝数和Southern blot的检测均表明,所获定点整合转PPARγ基因猪外源基因在基因组中稳定整合且能稳定遗传。F0及F1代定点整合转基因猪PPARγ基因在肌肉组织中表达均显著高于非转基因猪,表明目的基因在mRNA和蛋白表达水平稳定遗传。4.对定点整合转基因猪的进行肌肉组织HE染色、BODIPYT染色及油红O染色,均表现出肌内脂肪沉积增多。对F1代定点整合转基因猪进行屠宰性能测定,可见定点整合转基因猪肌内脂肪含量提高20%且达到极显著水平(P<0.01),大理石纹显著升高18%(P<0.01),瘦肉率等保持不变。5.对PPARγ调控的参与脂肪形成的相关基因进行检测,结果均出现上调表达,并在分离的猪肌肉前体脂肪细胞中进行了验证。6.通过蛋白组学测序分析,发现定点整合转基因猪肌细胞内的氧化代谢显著加强,且氧化型肌纤维显著增多。并通过检测钙离子相关通路蛋白的表达,初步验证了一种神经钙调节通路在参与PPARγ肌肉超表达促进氧化型肌纤维增多的作用机制。且在分离的猪肌卫星细胞中进行了相关验证。7.从外观行为、生存竞争性、血液生理生化指标、精液品质、各主要组织HE染色以及脱靶检测等各方面对所获定点整合转基因猪进行了安全性评价。总之,本研究分别以定点和随机整合PPARγ转基因猪模型,研究了骨骼肌特异超表达PPARγ后对猪肌肉的影响。超表达PPARγ分别通过激活下游脂肪合成相关基因的高表达促进肌内脂肪沉积,通过Ca2+介导的磷酸酶和激酶参与调节氧化型肌纤维的增多。研究结果为猪育种中改善肉质性状提供了一种新的有效途径。
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