李培培 戈 新 王建华 张宝珣
摘 要 脂肪性状是肉质的一项重要指标，文中综述了影响猪脂肪性状的几个候选基因，即脂肪细胞定向和分化因子1 (ADD1)基因、脂联素(AMP)基因、二酰基甘油酰基转移酶1(DGAT1)基因、脂肪酸结合蛋白(FABP)基因、脂蛋白脂酶(LPL)基因、肥胖(Ob)基因、解偶联蛋白3(UCP3)基因等的研究进展，以期为改善猪脂肪性状提供参考。
关键词 猪；脂肪性状；候选基因
中图分类号 S814.8
Progress in the study on correlative candidate gene of fatness traits in pigs
Li Peipei, Ge Xin, Wang Jianhua, Zhang Baoxun
Abstract With the improved requirements of pork qualities, the fatness trait in pigs has been a research focus. This paper mainly summarizes the progress on several candidate genes of pork's fatness traits, which includes fatty acid-binding protein(FABP) gene, Lipoprotein Lipase(LPL) gene, Hormone Sensitive Lipase (HSL) gene, Diacylglycerol acyltransferase 1(DGAT1) gene, Obesity(Ob) gene, Uncoupling protein 3(UCP3) gene, etc, and provided some basis data to the improvement of fatness traits in pigs.
Key words pig；fatness trait；candidate gene
随着生活水平的提高，为满足消费者需求，养猪生产者和育种学家们需不断提高猪肉品质。脂肪性状是猪肉品质的一项重要指标，是食用品质的决定因素，直接关系到肉的嫩度、风味和多汁性。影响猪脂肪性状的因素很多，其中遗传因素起决定作用。随着分子生物学技术的发展，目前寻找控制该性状基因行之有效的方法是候选基因法，且该方法成本较低、易于操作，得到广泛应用。现今国内外遗传育种学家对与猪脂肪性状相关候选基因的研究越来越多，对改善该性状具有重要意义。下面就与猪脂肪性状相关的候选基因的研究进展作扼要概括。
1 脂肪细胞定向和分化因子1（Adipocyte determination and differentiation factor-1，ADD1）
ADD1是脂肪细胞分化过程中一种重要的核转录因子，属于固醇调节元件结合蛋白(Sterol regulatory element-binding proteins，SREBPs)家族，通过氧化物酶体增殖蛋白激活受体(PPARγ)和CCAAT元件增强结合蛋白(C/EBPs)，共同控制脂肪细胞的分化过程，同时还直接参与调节与脂肪酸、甘油三酯(TG)和葡萄糖代谢相关的酶基因的表达。
ADD1基因又称固醇调节元件结合蛋白1(SREBP1)基因,编码脂肪细胞定向和分化因子1。猪的ADD1基因定位在12号染色体上（Yerle等，1996）[1]。Ding等[2]利用猪的血管基质细胞(S/Vcell)对与脂肪形成有关的一些因子进行了研究，结果表明ADD1基因在体内、体外的表达水平与脂肪细胞的分化有连锁关系，并且随着动物的日龄增加而增强。李长龙等[3]对梅山猪、苏太猪和杜×长×大猪的ADD1基因分析发现：在IMF上基因型间存在显著差异(P<0.05)，IMF含量AA基因型最高，aa基因型最低；在背膘厚度上aa基因型最高，但基因型间差异不显著。Delphine等[4]研究发现参与调控脂肪酸和胆固醇的合成，与猪IMF和屠宰率显著相关。
2 脂联素(Adiponectin，APN)基因
脂联素是一种由apM1基因编码的脂肪组织特异性的血浆蛋白，由244个氨基酸残基构成，包括氨基端的一个分泌信号序列，一个小的非螺旋区，一段22个胶原样的重复序列及羧基端一个球状结构域。脂联素是脂肪细胞中表达最丰富的激素，进入血液循环作用于相应的靶组织而发挥作用，通过激活氨酸活化蛋白激酶(AMPK)促进骨骼肌脂肪酸氧化，降低脂质在骨骼肌中堆积，减少游离脂肪酸(FFA)进入肝脏，降低肝糖的生成和极低密度脂蛋白(VLDL)的合成，因此APN基因可以作为猪脂肪性状的一个候选基因。
猪的脂联素基因定位在1341或1346-49上,共有3个外显子,基因序列与人、鼠和牛的同源性在79％～87%之间[5-6]。Wang等[7]克隆得到猪脂联素基因片段，并发现其mRNA在猪脂肪组织中的含量非常丰富且在不同脂肪细胞中含量有差异。Cepica[5]利用反向PCR技术扩增得到一个长为3 326 bp的脂联素基因片段,该片段包括外显子2、外显子3、内含子2和部分内含子1，并检测到内含子2上有1个HindⅢ限制性内切酶多态位点。凌飞等[8]通过Real-time PCR与甲基化特异性PCR(Methylation special PCR，MSP)的方法对脂联素基因的表达及其启动子区的甲基化状况进行分析，结果表明：甲基化与去甲基化过程主要发生在某些特定CpG位点，脂联素基因在猪肌肉组织中以高速甲基化状态为主，这一结果与该基因在肌肉组织中表达量相吻合。
3 二酰基甘油酰基转移酶1(Diacylglycerol acyltransferase 1，DGAT1)基因
DGAT1是催化酰基化的辅酶A和二酰甘油(Diacylgycerol，DAG)合成甘油三酯的关键限速酶，与动物脂肪代谢、脂类在组织中的沉积有很大关系。DGAT1基因属于酰基辅酶A胆固醇酰基转移酶(acylCoA: cholesterol acyltransferase，ACAT)基因家族，编码一种含有500个氨基酸的蛋白。DGAT1基因在很多组织中都有表达，特别是在小肠、脂肪组织、乳腺和皮肤中的表达量最高[9]。
猪的DGAT1基因定位于4号染色体p15上,与IMF的QTL连锁,cDNA全长为1 935 bp,包含了198 bp的5'-UTR,1 470 bp的编码序列及267 bp的3'-UTR。研究发现猪DGAT1基因cDNA编码区与鼠、人和牛的cDNA同源性为83%、88%和91%，且在DGAT1基因中检测到17个SNPs，其中5个是沉默突变[10]。刘源等[11]对莱芜猪DGAT1基因的外显子 6～8共 476 bp的序列进行了分析，分别在外显子6的第 27 bp位点和外显子8的第56 bp处检测到单核苷酸多态（SNP），均属于沉默突变，克隆了莱芜猪5'调控区737 bp的序列，在-241 bp(相对于起始密码ATG)发现单个碱基的插入，该多态性位点与莱芜猪脂肪沉积的关系值得进一步探讨。
4 脂肪酸结合蛋白（Fatty acid-binding protein gene， FABP）基因
脂肪酸结合蛋白是一族同源性的小分子细胞内蛋白质，分子量11～16 kD，含有126～134个氨基酸残基，在长链脂肪酸的代谢中起重要作用。哺乳动物中有两种FABP基因作为脂肪性状的候选基因，即心脏脂肪酸结合蛋白(H-FABP)基因和脂肪细胞型脂肪酸结合蛋白(A-FABP)基因。
4.1 A-FABP基因
猪的A-FABP基因定位于4号染色体上[12]，主要在脂肪细胞中表达。Gerbeus等[13]在猪A-FABP基因中检测到6个微卫星等位基因，组成10个基因型，含有A6A9座位的个体较其它基因型个体肌内脂肪(IMF)含量高，此座位已被精确定位于4号染色体上的65 cm处，其多态性与猪的IMF存在显著相关；研究还发现：A-FABP 基因mRNA和蛋白质表达水平与IMF含量显著相关，A-FABP各基因型之间IMF含量差异显著。
4.2 H-FABP基因
H-FABP基因的具有组织特异性，主要作用是将脂肪酸从细胞膜运送到三酰甘油及磷脂合成的部位，在细胞内与脂肪酸结合，使细胞内外保持一定的脂肪酸浓度差，促进细胞摄取脂肪酸[14]。
猪的H-FABP基因定位于6号染色体上，包含1.6 kb的上游调节区和0.2 kb的3'-非翻译区，含有4个外显子和3个内含子。Gerbens等(2000)的研究表明,IMF与H-FABP存在显著相关[15]。2001年，Gerbens等[13]对153头杂交猪H-FABP基因的mRNA和蛋白质表达水平以及背最长肌中IMF含量进行了测定，分析结果表明：H-FABP基因mRNA的表达水平与IMF含量显著相关。杨文平等[16]应用PCR-SSCP方法对5个猪种进行了分析，在H-FABP基因内含子1中发现了多态位点，该位点有两个等位基因A和B，序列测定表明SSCP的变异是由碱基C→T的替换造成的。郭瑞等[17]对H-FABP基因5′-上游区测序,在1 127 bp和1 479 bp处各发现了1个新的多态性位点。
5 脂蛋白酯酶(Lipoprotein lipase，LPL)基因
LPL是一个54 kD的糖蛋白，作用是向脂肪组织提供合成甘油三酯所需的原料，以供各种组织贮存和利用，因此LPL是动物组织沉淀脂肪的关键酶，猪的LPL基因可以作为猪脂肪性状的重要候选基因之一。
LPL的活性调控：LPL刚从细胞中分泌出来是没有活性的，只有到达毛细血管壁才具有生理活性。LPL在不同的组织中表达量不一样，活性大小不同，对脂质代谢的作用不同。目前普遍认同，白色脂肪组织中LPL的活性升高有助于机体脂质的贮存，而骨骼肌中LPL的活性升高与机体产热有关。LPL在肌肉和骨骼肌组织中分布最多，在脂肪组织中的活性及其在肌肉组织中的相对活性决定了脂肪是储存或是供能。
猪的LPL基因定位在14号染色体q1.2-1.4上[18]，属于脂肪酶基因家族，是一个长度约为30 kb的单拷贝基因，含10个外显子和9个内含子。Previato等[19]研究表明，LPL基因的5'端上游区域-368～-35之间为基因的正调控区，-724~-565为负调控区，它们影响基因的表达，从而影响脂肪沉积。单体中等[20]对杜长大母猪LPL基因研究发现：从刚出生到30 kg，LPL基因表达呈上升趋势；在30～50 kg，LPL基因表达呈下降趋势；50～90 kg，LPL基因表达又呈上升趋势。
6 肥胖(Obesity，Ob)基因
猪Ob基因表达具有脂肪组织特异性，编码产物Leptin是一种能调节体内脂肪贮存量、能量代谢及体重的内分泌蛋白。Stephens等通过实验证实Leptin可通过调控下丘脑神经肽(NPY)的产生而发挥其对脂肪组织的生物学效应[21]。
猪的Ob基因定位于18q24，长约20 kb，由3个外显子和2个内含子组成，其编码区位于第2和第3外显子，Ob基因对动物生长和脂肪沉积具有重要作用。Ramsay等[22]研究表明，相同体重的猪，肥胖猪的Ob基因mRNA表达水平比不肥胖猪的高。戴茹娟等[23]分析表明：脂肪型猪与瘦肉型猪在RFLP带型上存在明显差异，在所有瘦肉型猪中都存在一条4.3 kb的带，脂肪型猪存在一条3.5 kb的带。不同品种的猪存在基因多态性和基因频率的差异，其中3 469处T→C的突变与猪的背膘厚度相关，TT型个体背膘厚显著高于TC和CC型个体[24]。
7 解偶联蛋白3(Uncoupling protein，UCP3)基因
猪解偶联蛋白3基因属于UCP基因家族，位于9号染色体上，其开放阅读框长度为936 bp，编码311个氨基酸的蛋白质。猪UCP3具有6个跨膜功能域和一个嘌呤核苷酸结合区[25]，主要分布在骨骼肌的线粒体内膜，是其重要转运蛋白，具备转运质子的作用，使呼吸链中的氧化与磷酸化作用解偶联，并将贮存的能量以热能形式释放。
Knoll等[26]研究表明，猪UCP3基因5'调控区序列的AvaⅠ酶切位点与肌肉和脂肪的能量转化显著相关。方美英等[27]在UCP3基因3'调控区序列发现一个AvaⅠ酶切位点，该酶切位点与猪的不同能量代谢类型极显著相关。通过PCR-SSCP方法，涂荣剑等[28]证实UCP3基因与胸腰椎间膘厚、系水力和失水率呈显著相关。因此，UCP3基因的遗传变异，有可能导致机体能量消耗程度的差异，从而可能导致个体间的体脂代谢、体脂含量乃至脂肪沉积性状的改变。
8 结语
激素敏感性脂肪酶（Hormone sensitive lipase，HSL）基因存在多态位点，该基因与背膘厚度显著相关[29]；促黑激素皮质素受体-4(Melanocortin 4 Receptors，MC4R)基因，与猪的背膘厚、采食量等呈强相关[30]。可卡因- 安非他明调节转录肽(CART)基因、神经肽Y(NPY)基因都可能是猪脂肪性状的候选基因。
随着人民生活水平的提高，对猪脂肪性状的要求越来越高，如何改善该性状，满足需求是摆在我们面前的重要问题。虽然国内外遗传育种学家对影响猪肉质性状基因进行了广泛研究，但脂肪性状为数量性状，有些候选基因的确切效应、生物学机制等尚不清楚，甚至有的基因的DNA序列还未见报道，所以，猪的脂肪性状候选基因还需要更深入的研究。
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（编辑：张学智，）
李培培，青岛市畜牧兽医研究所，266100，山东省青岛市李沧区夏庄路149号。
戈新（通讯作者）、王建华、张宝珣，单位及通讯地址同第一作者。
收稿日期：2009-06-28
★ 青岛市科技局项目(07-2-1-32-nsh) |
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