ZBTB16基因对牛肌内前体脂肪细胞分化的影响及其调控机制研究

Zinc finger protein ZBTB16 (zinc finger and BTB domain containing 16) gene, as an important candidate factor that regulates adipocyte differentiation, may play a key role in the regulation of mammalian fat deposition. The project will isolate and culture bovine intramuscular preadipocytes to detect ZBTB16 gene expression pattern. In addition, ZBTB16 gene is overexpressed or interfered in intramuscular preadipocytes to test its role on cell morphology, triglyceride accumulation, and gene expression variations of genes related with adipocyte differentiation and lipid generation. Furthermore, chromatin immunoprecipitation (ChIP) technology and co-immunoprecipitation (Co-IP) technology are used to detect interactions of ZBTB16 with other DNA fragments and proteins to systematically reveal the effect and mechanisms of ZBTB16 gene on differentiation of bovine intramuscular preadipocytes. This research has important scientific significance on molecular basis interpretation of intramuscular fat deposition, mechanism elucidation of key genes regulating preadipocyte differentiation, as well as regulation of fat deposition via genetics, nutrition, or molecular and cellular biology. The present research achievement may contribute on the theoretical basis for improving beef quality, providing new ideas for molecular breeding of bovine.

锌指蛋白ZBTB16基因作为调控脂肪细胞分化的重要候选因子，可能在调控哺乳动物的脂肪沉积中起着关键作用。本项目分离培养牛的肌内前体脂肪细胞，探测ZBTB16基因的表达规律，运用基因过表达和干扰手段，检测过表达或干扰ZBTB16基因后，牛肌内前体脂肪细胞的形态学变化、细胞中甘油三酯含量的变化，与脂肪细胞分化及脂质生成相关基因的表达水平变化，以及利用染色质免疫沉淀技术、免疫共沉淀技术，检测与ZBTB16蛋白相互作用的DNA片段和蛋白质等，系统地揭示ZBTB16基因对牛的肌内前体脂肪细胞分化的作用及机制，对解释肌内脂肪沉积发生和形成的分子基础、阐明功能基因调控前体脂肪细胞分化的机理，进而通过遗传学、营养学或分子细胞生物学手段调控脂肪沉积具有重要的科学意义。本研究结果可为改善牛的肉质性状提供理论依据，同时也为牛的分子育种工作提供新的思路。

牛的肌内脂肪含量是衡量牛肉品质的重要指标之一。锌指蛋白ZBTB16基因作为调控脂肪细胞分化的重要候选因子，可能在调控哺乳动物的脂肪沉积中起着关键作用。本项目分离培养牛的肌内前体脂肪细胞，检测ZBTB16基因的表达规律，探索ZBTB16基因对牛肌内前体脂肪细胞分化的作用及调控机制。研究表明，ZBTB16基因的表达在牛的肌内前体脂肪细胞分化过程中逐渐升高；ZBTB16基因对前体脂肪细胞的增殖无显著影响；过表达ZBTB16基因可上调胞内脂质积累、增加GPDH活性，并显著升高脂肪生成过程中的关键转录因子PPARγ、FABP4和CEBP/α的表达，正向调控肌内前体脂肪细胞的分化。同时，研究还发现ZBTB16基因的上调可显著增加PRDM16、UCP1、 Cidea、Cox8b、 PGC-1α、CD137、TMEM26和Tbx1基因的表达，诱导线粒体生物合成，增加线粒体DNA相对拷贝数，诱导前体脂肪细胞的棕色化。此外，p44/42 MAPK信号通路可能参与了ZBTB16基因对脂肪细胞的促分化作用。此研究解析了ZBTB16基因在牛肌内前体脂肪细胞分化中的功能及机制，为调控牛肌内脂肪沉积、改善牛的肉质性状提供理论基础。