SUCLG2 和GHR 基因变异导致线粒体功能异常造成鸡生长受阻的机制研究

Our previous study found that SUCLG2 (fold change= 27.29) is lowly expressed and GHR is highly expressed in skeletal muscle of dw chicken compared with normal chicken. Now SUCLG2 has been widely studied as the main candidate genes of mitochondrial depletion syndrome, and SUCLG2 gene mutation would disrupt mitochondrial function of the Krebs cycle, then affect chicken′s growth and development; GHR gene mutation not only cause dwarf character in the sex-linked dwarf chicken, but also will affect the mitochondrial oxidative function, cause energy metabolic abnormalities, further induces chicken runting and stunting. Interesting, our another study found that differentially expressed genes in liver of RSS chicken that come from dw chicken VS normal dw chicken mainly enrichment in Oxidative phosphorylation and Pyruvate metabolism pathway, many of the Oxidative phosphorylation and Pyruvate metabolism genes expression abnormal. It is thus clear that SUCLG2 and GHR gene mutation will lead to mitochondrial dysfunction. Genetic factors can not be ignored in the aetiology of RSS chicken. This project study the relationship of mitochondrial dysfunction and RSS disease and the genetic mechanism of RSS disease, in order to find the genetic control factor of RSS chicken, then to solve the problem that we had meet in the scientific research and production.

我们前期研究发现：含dw 基因的矮脚鸡与正常鸡比较，骨骼肌中SUCLG2 基因表达显著下调27.29倍，GHR 表达显著上调。SUCLG2 目前作为线粒体DNA 缺陷症的主要候选基因被广泛研究，且SUCLG2 基因的变异将破坏线粒体三羧酸循环功能进而影响动物的生长发育； GHR 基因的缺失不仅引起鸡的矮小性状，而且还将影响线粒体的氧化呼气功能，引起能量代谢异常，导致鸡进一步发育受阻。有趣的是，我们研究发现来自dw 鸡的生长受阻和发育障碍综合症鸡与正常dw 鸡肝脏中差异表达的基因主要富集在氧化磷酸化、丙酮酸代谢等生物学通路上，且参与这些代谢途径的基因表达异常。可见SUCLG2 和GHR 基因的变异将导致线粒体功能异常进而影响鸡的生长发育，“僵鸡”成因中的遗传因素不可忽视。我们研究线粒体功能异常与鸡生长受阻的关联及其遗传机制，以期找到“僵鸡”的遗传控制成因，解决科研和生产中一直困扰我们的问题。

项目背景：肉鸡发育迟缓综合征（RSS）已经给家禽业带来重大经济损失，但原因至今不明。我们从正常矮脚鸡中选出一些RSS 鸡进行基因测序分析，发现RSS鸡 肝脏中异常表达的基因多富集在几条重要的能量代谢通路中，如氧化磷酸化、丙酮酸代谢、脂肪酸代谢以及胆汁酸生物合成等，且差异表达基因多属于对线粒体功能有影响的基因，线粒体功能异常。.主要研究内容：1）对频繁且大范围出现“僵鸡”的肉鸡品系进行线粒体功能鉴定。.2）对来自性连锁矮脚鸡的RSS 鸡的肝脏和骨骼肌中线粒体的结构和功能检测.3）SUCLG2表达与变异分析.4）RSS鸡组织中线粒体相关核基因和线粒体DNA突变检测（即检测肝脏和骨骼肌中与线粒体疾病相关的核基因或线粒体编码的亚单位异常与生长发育障碍综合症之间的关联）.重要结果：1）“僵鸡”肝脏中的ＳＵＣＬＧ２表达量是显著高于正常矮脚鸡和不含ＤＷ基因的正常鸡的。SUCLG2催化琥珀酸辅酶A可逆的转化为琥珀酸与辅酶A，在此SUCLG2在“僵鸡”肝脏中的超高表达，对三羧循环有抑制作用，这里存在负反馈调节。且SUCLG2对鸡的生长发育影响与GHR的变异有关。.2) 在新兴矮脚黄中出现的“僵鸡”腿肌中，无论雌雄，“僵鸡”腿肌中的SUCLG2表达量都高于正常矮脚黄鸡。SUCLG2表达量变化对鸡肌肉的发育有负反馈调节作用。.3)SUCLG2不仅通过参与三羧酸循环影响鸡的生长发育，而且SUCLG2本身的表达量变化与鸡的生长发育、胫骨的长短和抗病力都有影响。.4)在所有的RSS鸡肝组织和骨骼肌中，SDHA均表达上调显著，作为影响线粒体功能的主要基因表达异常，也严重影响鸡的生长。.5)僵鸡组织中线粒体编码的重要基因存在变异：基因COX3的339G>A，基因cyt b的282T>C、872delG可能与“僵鸡”的形成有关.6）僵鸡的线粒体本身存在形态结构和数量的变化，功能受损。.关键数据及其科学意义:僵鸡中参与三羧循环的基因SUCLG2HE 和SDHA表达异常;GHR的变异影响线粒体的氧化呼吸功能，造成脂肪的沉积;线粒体基因的变异也是僵鸡的成因之一。DW基因对鸡的生长发育和抗病存在潜在危害。