P160基因家族组织特异性调控猪肌内脂肪沉积的分子机制研究

The key to improving intramuscular fat (IMF)content is to discover the tissue-specific mechanism that regulates intramuscular fat deposition. By finely controlling the activity of the PPARs genes, P160 family genes regulate the the levels of adipocyte differentiation and lipid metabolism. Hence, the tissue-specific expression and regulation of P160 family genes play important roles in regulating body fat distribution in different tissues. In our previous research, we cloned pig P160 family gene sequences, and found that P160 family genes' expression correlated well with intramuscular fat content. In this study, we intend to investigate the differences between intramuscular fat and subcutaneous fat in P160 family genes' tissue expression, transcriptional factors levels, DNA methylation and miRNA levels, as well as the genes' reaction sensitivity to physiological regulatory signals. The effects of P160 gene family on the fat distribution will be studied by correlating the tissue differences in P160 expression and regulation with the ratio of intramuscular fat content to backfat thickness (IMF/BFT). This study will contribute to revealing the molecular mechanisms of P160 family genes in tissue-specific regulating the deposition of intramuscular fat in pigs.

选育提高猪肌内脂肪含量的关键是找到肌内脂肪沉积的组织特异性调控机制。P160家族基因通过调节PPARs等基因的活性从而对脂肪细胞分化和脂质代谢水平的高低发挥着精细调控的作用，因此P160家族基因表达和调控的组织差异性对机体脂肪差异分布的形成具有重要的调控作用。我们前期的研究工作发现P160家族基因的表达与肌内脂肪含量相关，并首次克隆了猪P160家族三个基因的全序列。本研究拟从基因的组织表达水平、对关键生理调控信号的反应性、基因转录调控因子水平、DNA甲基化水平以及miRNA 水平等角度，探讨P160家族NCOA1、NCOA2、NCOA3基因的表达和调控在肌内脂肪组织与皮下脂肪组织之间的差异，进而分析P160家族基因表达和调控的组织差异性对个体之间肌内脂肪与皮下脂肪差异性分布的作用机理，从而阐明P160家族基因组织特异性调控猪肌内脂肪沉积的分子机制。

肌内脂肪含量是影响猪肉品质的关键因素，探明肌肉内脂肪沉积的组织特异性调控机制对选育提高肌内脂肪含量具有重要意义。本研究通过比较研究发现P160家族基因在不同脂肪组织间的表达水平存在差异，其中NCOA3基因在肌内与皮下脂肪组织的差异表达对两种脂肪组织的差异分布具有调控作用。通过生物信息学预测和靶向验证，鉴定了能够特异性抑制NCOA3表达的miRNA分子miR-17-5p，miR-17-5p水平在肌内与皮下脂肪组织存在差异，对NCOA3在两种脂肪组织的差异表达具有调控作用，同时发现NCOA3启动子区甲基化水平对其在肌内与皮下脂肪组织的差异表达具有影响。比较了肌内与皮下脂肪组织对糖皮质激素（GCs）和胰岛素信号的敏感性，结果表明肌内脂肪细胞对GCs的反应性显著低于皮下脂肪细胞，其原因是肌肉组织抑制了脂肪细胞中糖皮质激素受体（GR）基因E1-C和E1-H转录变体的表达，下调GR水平从而导致对GCs敏感性降低，进一步发现肌肉因子myostatin能够通过甲基化和miRNA调控，抑制肌内脂肪细胞GR表达及成脂分化。胰岛素受体（INSR）和胰岛素样生长因子受体（IGF-1R）在肌内脂肪组织表达均显著高于皮下脂肪组织，研究表明肌肉细胞能够促进脂肪细胞中INSR和IGF-1R的表达，提高脂肪细胞对insulin/IGF-1信号的敏感性，进而影响肌内脂肪细胞脂质代谢的平衡。研究了功能基因变异对猪肌内脂肪沉积的影响。在P160家族基因启动子区未发现影响肌内脂肪含量的变异。在KDR基因启动子区发现3个突变位点，在BMPER基因启动子区发现2个突变位点，均能够影响基因表达活性，KDR基因A-C-A单倍型和BMPER基因A-A单倍型对猪肌内脂肪沉积具有正效应。通过本项目研究，进一步拓展了对猪肌内脂肪沉积的组织特异性调控机制的认识，开发了猪肌内脂肪含量相关分子标记，为猪肌内脂肪含量选育提供理论和技术支撑。