SREBP-1基因调控羊乳脂肪酸合成的代谢通路研究

Milk fat content is one of the important contributors of goat milk quality. Investigating the mechanism of fatty acid synthesis metabolism in goat mammary gland is of the vital significance for improving goat milk flavor and quality. Based on the establishment of culture system of dairy goat mammary gland epithelial cells in vitro, RNA-Seq, gene overexpression, siRNA interference, RT-qPCR, Western Blot, triacylglycerol determination, Oil Red O staining, GC-MS are used to establish the regulatory model of SREBP-1 on fatty acid metabolism; Meanwhile, functions of ACSS2 on fatty acid synthesis is testified, and further explore the critical role of ACSS2 gene in SREBP-1 regulating fatty acid synthesis, promoter cloning, site-directed mutagenesis and deletion mutants are used to validate the regulatory mechanism of SREBP-1 protein on ACSS2 gene expression, revealing a new pathway that SREBP-1 regulating de novo fatty acid synthesis. These results will be beneficial for revealing the mechanism of fatty acid metabolism in goat mammary gland, and provide theoretical and experimental basis for manipulating goat milk fatty acids contents, and improving the goat milk flavor.

乳脂含量是影响乳品质的关键因素之一，探讨乳腺脂肪酸合成代谢的分子调控机制，对改善羊奶风味、提高羊奶品质有重要的科学意义。本研究以奶山羊为研究对象，分离培养山羊原代乳腺上皮细胞，并以探求SREBP-1对乳腺脂肪酸合成的调控机制为切入点，采用细胞转录组测序、过表达及siRNA干扰、RT-qPCR、Western Blot、甘油三酯测定、油红O染色及气象色谱-质谱联用等技术，确立SREBP-1对脂肪酸代谢的调控模式；同时，对ACSS2基因在脂肪酸合成过程中的功能进行验证，探讨ACSS2在SREBP-1调控脂肪酸合成过程中的关键作用，并通过启动子克隆、定点突变、缺失突变及ChIP技术进一步验证SREBP-1蛋白对ACSS2基因的转录调控机制，阐明SREBP-1调控脂肪酸从头合成的新通路，为揭示山羊乳腺脂肪酸代谢的分子调控机制提供了思路，为调控羊奶脂肪酸含量及改善乳风味等提供了重要的理论及实验依据。

乳脂含量及乳脂肪酸组成是影响羊乳品质的重要经济性状指标，SREBP-1是反刍动物乳脂合成及脂肪酸代谢的中心调节因子之一。本研究以山羊原代乳腺上皮细胞为研究对象，探讨LXR/SREBP1/ACSS2通路对奶山羊乳腺上皮细胞脂肪酸合成及代谢的影响。结果表明，在乳腺上皮细胞中添加激动剂T0901317后导致LXR/SREBP1通路的激活，SREBP-1蛋白在细胞核中的成熟形式增加，脂肪酸从头合成、转运、延伸及去饱和、甘油三酯合成过程中关键基因的表达量显著上调，并且导致细胞内甘油三酯和脂滴含量的显著增加。LXR/SREBP1通路的激活导致细胞中脂肪酸成分的显著变化，C16:0和C18:0的含量显著下调，而C16:1和C18:1的含量显著上调，细胞中长链多不饱和脂肪酸（C20:3、C20:4、C20:5、C22:4、C22:5及C22:6）的含量显著下调。SREBP-1基因的干扰导致脂肪酸从头合成（ACLY、ACSS2及IDH1）、脂肪酸去饱和及延伸（SCD1、ELOVL6）及长链脂肪酸转运（FABP3、ACSL1及SLC27A6）等代谢过程中的关键基因的表达量均显著下调，细胞内甘油三酯及脂滴的数量显著减少。深入研究发现，脂肪酸从头合成过程的关键酶ACSS2与ACLY的干扰导致细胞内脂肪酸合成及甘油三酯含量均显著下降，并且，定点突变及CHIP实验结果表明，SREBP-1蛋白可直接与ACSS2启动子上的SRE元件结合，通过直接调控ACSS2基因表达进而参与脂肪酸合成的调控。这些结果进一步说明了SREBP-1在奶山羊乳腺脂肪酸合成代谢过程中的重要作用，揭示了SREBP-1通过调控ACSS2基因的表达参与乳腺脂肪酸的合成过程的分子机制，对改善羊奶脂肪酸组成、提高羊奶品质具有重要意义。