利用轉基因豬模型研究PGC1α對肌纖維類型轉變的影響及其分子機制.pdf

1、豬是中國最重要的肉類食用動物，豬肉的品質是重要經濟性狀。影響豬肉品質的因素有很多，例如嫩度、肌內脂肪、肉色等。肌纖維類型與這些因素都有著直接的關系，是目前豬肉品質研究的熱點，所以發(fā)現(xiàn)肌纖維類型轉化的調控機理，對于提高豬的肉質性狀有重要的意義。過氧化物酶體增殖受體γ輔激活因子α(Peroxisomeproliferator-activated receptor gamma coactivator1 alpha，PGC1α)是一種轉錄因子共

2、激活因子，能有效地誘導線粒體的生物合成和細胞呼吸功能，是調控肌纖維類型轉化的主要因子之一。本研究在轉基因豬模型中驗證了利用MCK啟動子超表達PGC1α基因后對骨骼肌肌纖維類型轉化的影響，并對轉PGC1α基因豬和野生型豬進行了轉錄組測序，進一步尋找PGC1α基因引起表型變化的調控機理。本研究的主要結果如下:
　　1.在前期制備的原代轉PGC1α基因豬的基礎上，對轉基因豬群進行擴繁。分別對3月齡和6月齡的轉基因豬進行了屠宰實驗，通過P

3、CR的方法進行陽性鑒定。觀察了兩個月齡豬的肌肉形態(tài)，結果顯示腓腸肌和背最長肌的顏色都稍有變紅。對6月齡的轉基因豬和野生型豬進行了性狀的測定，發(fā)現(xiàn)轉基因豬肌肉滴水損失顯著降低，其他與肉質相關的一些性狀指標也產生了差異，如肉色評分、大理石紋評分、肌內脂肪和嫩度等升高了，但未達到顯著水平。
　　2.開展了免疫組化和ATP酶染色的實驗，結果顯示氧化型肌纖維（Ⅰ型肌纖維）的數(shù)目顯著增多，酵解型肌纖維（ⅡB型肌纖維）的數(shù)目則顯著減少。HE染色

4、結果表明肌纖維的密度和數(shù)目有所增加，而肌纖維的橫截面積卻減小了。這些都說明了PGC1α的超表達能夠使酵解型肌纖維向氧化型肌纖維轉化，同時引起肌纖維密度和數(shù)目的增多，橫截面積的減少。
　　3.建立了3月齡和6月齡轉基因豬和野生型豬的PGC1α基因表達譜，發(fā)現(xiàn)PGC1α基因在較多組織中都有表達量的上調，例如腎、肝、胃、腹脂、肌肉組織等，其中在腓腸肌和背最長肌達到了顯著水平，驗證了PGC1α超表達載體上的MCK啟動子的功能具有肌肉組織特

5、異性。此外，在腎、肝中也顯著超表達。對3月齡和6月齡轉PGC1α基因豬的腓腸肌和背最長肌進行了轉錄水平和蛋白水平的檢測，發(fā)現(xiàn)氧化型肌纖維相關基因(MYHCⅠ、MYHCⅡA、Myog、Myoglobin、TNNI1和CS等)都上調表達，而酵解型肌纖維相關基因（MYHCⅡB、Myod、TNNI2等）則下調表達。一些PGC1α基因調控的下游基因也發(fā)生了變化，其中上調的有MEF2C、CPT-1B、NRF-1、PPARγ和ABP3，下調的有FOX

6、O1和Myostatin。
　　4.對3月齡轉基因豬和野生型豬的腓腸肌進行了轉錄組測序，共檢測到了371個差異表達基因(P-value＜=0.05; Ratio＞=2)。其中，上調的基因有184個（有基因注釋的147個），下調的基因有187個（有基因注釋的127個）。在此基礎上篩選出與肌纖維類型有關的10個差異表達基因（上調:TNNI1、Myog、FABP3、MYHCⅠ、FAT、SDH、CPT-1B;下調:FOXO1、MSTN、I

7、RS1）驗證了測序的可靠性，分析差異基因顯著富集的通路，初步發(fā)現(xiàn)PGC1α主要是通過MSTN、Myog、FOXO1信號通路和PPAR信號通路來調控肌纖維類型轉變。此外還發(fā)現(xiàn)了一些新的可變剪接、SNP、轉錄本等。
　　綜上所述，本研究通過轉基因豬模型發(fā)現(xiàn)超表達PGC1α對酵解型肌纖維有負調控作用，對氧化型肌纖維有正調控作用。分析差異表達基因得知PGC1α通過MSTN、Myog、FOXO1信號通路和PPAR信號通路來促進氧化型肌纖維相