PGC-1α在齐口裂腹鱼肌纤维类型转化过程中的作用及分子机理研究

Muscle fiber type is one of the key factors affecting meat quality. The regulation of fiber type through functional genes is an important way to change fiber types, which is a research focus in animal science at present. PGC-1α (Peroxisome proliferators-activated receptor γ coactivator-1α，PGC-1α) has been shown to play important roles in the transform of fiber type of land animals, although its mechanism is unclear; however, there is no related reports in aquatic animal.Our prelimary study showed that PGC-1α might induce the transform of fiber type of Schizothorax prenanti. Thereforre, this experiment will use Schizothorax prenanti myoblasts as main material, and techniques such as RT-PCR and real-time RT-PCR, cell culture and transfection, Western Blot and immuno precipitation as well as mass spectrophotometry will be employed. Fiber types and corresponding marker genes, and genes involved in mitochondrial energy metabolism will be assayed at both mRNA and protein levels in Schizothorax prenanti myoblasts under overexpression and interference of PGC-1α, aiming to select proteins interacting with PGC-1α, and to elucidate the fuctions and mechanism of PGC-1α in the transform of fiber type of Schizothorax prenanti. The results may provide important data for the improvement of fish meat, and also new ways for the genetic improvement and breeding of fish.

肌纤维类型是影响肉类品质的关键因素之一。通过功能基因调控肌纤维类型是改变肌纤维类型的重要手段，是当前畜牧科学研究的热点问题，PGC-1α在陆生动物肌纤维类型转化中具有重要的调控作用，但作用机制尚不清楚；而水产动物则未见相关报道。我们初步的前期研究显示，PGC-1α可能诱导齐口裂腹鱼肌纤维类型发生转化。因此，本课题以齐口裂腹鱼成肌细胞为主要研究对象，通过RT-PCR、细胞培养、细胞转染、实时定量PCR、Western Blot及免疫共沉淀结合质谱鉴定等方法，在PGC-1α超表达和干扰的情况下，检测肌纤维类型及其标志基因、线粒体氧化代谢相关基因的mRNA与蛋白水平表达，筛选与PGC-1α相互作用的蛋白，以期阐明PGC-1α在齐口裂腹鱼肌纤维类型转化中的作用及其机制。研究结果将为鱼类的肉质改善提供重要的理论依据，为鱼类的遗传改良及育种工作提供新思路。

肌纤维类型及组成直接影响肌肉色泽、嫩度和肌内脂肪含量，与肉品质密切相关。过氧化物酶体增殖物激活受体γ辅激活因子(PGC-1α)在哺乳动物和禽类肌纤维类型转化中具有重要作用。然而现在关于其在鱼类成肌细胞分化与肌纤维类型转化中的作用尚不清楚。.本项目比较了齐口裂腹鱼及其他三种鲤科鱼类肉质性状及相关基因表达差异；克隆得到齐口裂腹鱼PGC-1α基因序列，构建了其组织表达谱；建立了齐口裂腹鱼成肌细胞体外培养体系，并利用荧光定量PCR与Western blotting等技术检测了PGC-1α在齐口裂腹鱼与C2C12细胞系中成肌细胞分化及肌纤维类型转化中的作用；探讨了镉引起的氧化应激下PGC-1α及相关基因的表达变化。结果指出，齐口裂腹鱼背部及腹部肌肉组织的脂肪含量极显著高于其他三种鱼类，剪切力则显著低于其他几种鱼类； H-FABP、PGC-1α及PPARγ在调控齐口裂腹鱼肌内脂肪沉积过程中具有重要作用， 而CAST在调控其肌肉剪切力中具有重要作用；克隆得到齐口裂腹鱼PGC-1α基因序列2633 bp（GenBank: JN195738），其开放阅读框为2631 bp，编码876个氨基酸残基。PGC-1α主要在肾脏、心脏和肠中高表达，其次肝脏、脑、肌肉组织中也存在较高的表达水平，并且在红肌中的表达水平显著高于白肌；利用组织块法和联合酶消化法（Ⅰ型胶原酶+胰蛋白酶）成功获得齐口裂腹鱼成肌细胞；成功构建PGC-1α超表达和干扰载体，处理鱼类成肌细胞后，PGC-1α被成功超表达和干扰。超表达PGC-1α能够抑制齐口裂腹鱼成肌细胞的增殖，促进其分化，并显著提高分化标志基因 MyoD、 MyoG和MyHCI的表达水平，降低 MyHCIIX的表达，这与干扰PGC-1α后的结果相对应。免疫共沉淀结果表明PGC-1α与MEF2存在相互作用。氧化应激可提高PGC-1α的表达。 .上述结果为揭示齐口裂腹鱼肉质形成的分子基础提供重要的理论依据，为其他鱼类的品质改善和遗传改良及育种工作提供新思路，为青藏高原特色经济的 发展提供技术支撑。