FIT2基因在脂肪沉积中的作用

赵小琪，黄 英，赵素梅，杨明华*

（云南农业大学动物科学技术学院动物营养与饲料重点实验室，云南昆明650201）

FIT2基因在脂肪沉积中的作用

赵小琪，黄 英，赵素梅，杨明华*

（云南农业大学动物科学技术学院动物营养与饲料重点实验室，云南昆明650201）

诱导脂肪沉积跨膜蛋白（FIT2）对脂滴的积聚是必要的，在猪肌内脂肪的沉积中发挥着重要作用。本文对FIT2基因的结构、功能及研究现状进行了综述，为FIT2基因的利用和提高猪肉品质提供参考。

FIT2基因；脂肪沉积；研究现状

动物脂肪组织内含有大量的脂肪细胞，脂肪细胞由起源于中胚层的多能干细胞逐步分化、发育而来。脂肪组织的生长发育包括脂肪细胞的增殖和肥大两方面，也就是脂肪细胞数目的增加和脂肪细胞体积的增大。肌肉间的脂肪通常分为肌间脂肪和肌内脂肪（IMF）。沉积在肌肉内的脂肪称为肌内脂肪，与其他脂肪组织相比，肌内脂肪中含有更多的磷酸甘油三酯、胆固醇、胆固醇酯和少量的鞘类酯物。以总酯类物为基础，沉积在猪肌肉组织中的这种脂类比例高达20～25%，与其它脂肪组织的组成差异较大。研究表明肌内脂肪虽然只占胴体脂类的l～2%，但它对肌肉组织的感官品质、食用品质、加工和贮藏性能等都有重要的影响[1]。肌内脂肪与肌肉的嫩度、多汁性、风味等直接相关，分布均匀且含量适中的大理石纹能使肉品美味多汁、口感良好；IMF含量过少的肉乏味干硬；IMF含量过多或分布不均，却会使单位肉重热量增加，蛋白质含量减少，对肉的营养品质产生不利。因而，肌内脂肪是评定肉质的一个重要指标[2-3]。

自然界中，无论是低等的酵母还是高等的人类都是以甘油三酯(TG)的形式来储存能量。能量以TG的形式贮存在脂肪组织中占脂肪细胞总体积95%以上[4]。而脂滴是储存TG最重要的亚细胞结构，也是一种具有代谢功能的亚细胞器[5-6]。脂滴以TG为核心，外周由单层的磷脂及与脂肪相关的蛋白所包围[7-8]。内质网是TG生物合成的地方，现在普遍的看法是脂滴在内质网中形成，脂滴常常与内质网的表面紧密结合[9-11]。在哺乳动物中，脂滴的代谢是一个涉及到激素、脂滴相关蛋白和脂肪酶在内的各种因子严密调控的过程。在正常生理条件下，脂滴参与维持细胞和生物体整体水平的能量平衡。然而，在极端获得脂滴的情况下（比如肥胖），就会增加Ⅱ型糖尿病、心血管疾病等疾病的染病风险[12]。Miranda等报道[13]，FIT2在调节肌肉能量代谢方面发挥了重要的作用，并参与骨骼肌肌肉内脂滴的形成。因此，有必要研究FIT2对家畜肌肉能量代谢，IMF沉积和肉质的影响。

1 FIT2基因的结构及发现

FIT蛋白家族即诱导脂肪沉积跨膜蛋白能促进TG分割成脂滴，是由Kadereit等发现的将脂肪打包成脂滴的关键基因[14]。猪FIT2基因定位于17号染色体上，包含2个外显子和1个内含子，2个外显子长度分别为182bp和635bp，基因的CDS序列全长为789bp，编码262个氨基酸。NCBI数据库已收录其817 bp的mRNA序列(NM_001128460.1)。

FIT2基因在人、猪、鼠等动物中已被定位和标记。FIT2蛋白在物种间的同源性较高，猪与牛的亲缘性较近，其次是人、小鼠、大鼠。猪FIT2蛋白氨基酸序列与牛、人、小鼠和大鼠的同源性分别为93%、91%、87%和87%。FIT2蛋白在不同物种间的高度保守性提示出它们功能的重要性，这些基因的保守性也是FIT2在各个物种中相应的生理特点保持不变的分子基础。通过基因芯片研究发现FIT2编码的蛋白质结构包含多个潜在的跨膜结构域，这样的结构与脂滴的包被形成密切相关。然而这种蛋白结构不与任何其它己知的蛋白及蛋白质域相似，暗示着FIT基因组成了一个独特的基因家族。这些特性表明，这些蛋白质可能参与氧化组织中的脂类代谢[15]。

2 FIT2基因的主要功能

由于FIT2基因编码的蛋白较小，所以关于其功能的研究并不多。近年来研究发现，采用shRNA技术沉默FIT2基因，会阻止3T3-LI脂肪细胞中脂滴的蓄积；在斑马鱼胚胎中采取注入干扰DNA片段敲除FIT2基因的方法能阻断其肝脏及小肠中饮食诱导引起的脂滴蓄积，这些都突出显示了FIT2基因在体内脂滴形成中担当着重要的角色[16]。还有实验表明在培养的细胞及小鼠活体肝脏组织中过表达FIT2蛋白会导致富含TG的脂滴的蓄积。与DGAT家族不同，FIT蛋白家族不介导TG的合成，而是促进TG分割成脂滴，处于DGATs家族的下游功能区[14]。

此外，在人类细胞中,过度表达FIT基因会导致脂肪储存明显增加,在小鼠体内敲除FIT基因会明显减少脂滴内的脂肪储存[14]。在人体细胞中过表达FIT1和FIT2，发现过表达细胞与正常细胞在脂肪合成速率方面没有任何差别，但在脂滴储存方面，过表达细胞中的脂滴数量是正常细胞的4～6倍，这进一步表明FIT2蛋白对于脂滴的蓄积来说是非常必要的[14]。

3 FIT2基因的研究现状

FIT2蛋白存在于内质网上，是诱导细胞脂滴蓄积的膜蛋白。利用小鼠心脏膜的亚细胞分离和激光共聚焦免疫组化研究表明：FIT2与内质网膜驻足蛋白Sec61-β共定位。小鼠棕色脂肪组织的定位试验也显示FIT2不存在于浓缩着TG和与脂滴相关的PAT家族蛋白的脂滴中，而是特异性地存在于内质网上，而内质网恰恰是TG和脂滴合成的场所。研究表明FIT2基因在脂肪贮存的基本过程中发挥着非常重要的作用。它不直接参与TG合成，而是通过激活过氧化物酶体增殖物激活受体PPARα和PPARγ来调节脂质代谢[17]。

通过小鼠组织Northern杂交检测分析表明，FIT2的mRNA表达无处不在，在白色脂肪组织、棕色脂肪组织、心脏、骨骼肌中表达最高。蛋白印迹分析也表明FIT2蛋白表达几乎在所有组织都能检测到，且在白色及棕色脂肪组织中表达最高[14]。小鼠心脏组织中，FIT2 mRNA表达水平与其蛋白表达水平的不关联暗示着在心脏这个器官上FIT2有着潜在的转录后调节机制。

人们应用N-糖基化位点图谱和间接免疫荧光技术得到了FIT1和FIT2的拓扑模型。模型显示这两种蛋白拥有6个跨膜结构域，氮端和碳端均在细胞质基质中。应用这个模型来做结构-功能分析，发现了在第四个跨膜区的一个额外的FIT2 功能突变体（FLL（157-9）AAA）,它可以促进脂滴数量的增加，并增大脂滴的平均尺寸。用限制性胰蛋白酶水解作用发现，与野生型FIT2相比，FLL（157-9）AAA能增大胰蛋白酶K86处的裂口，导致其构象的改变。这些研究结果表明FIT2是一个拥有6个跨膜结构域的蛋白，它的这种结构特征可能调控着其在介导脂滴的形成方面的活性[18]。

4 小结

FIT2基因在骨骼肌肌内脂滴的形成中起了重要作用，我们已经对FIT2基因结构以及特征有了一定的了解，但是，其在猪肌内前脂肪细胞的作用以及进一步的生物学功能尚不清楚。为了提高人们的生活质量，更有效的改良畜产品的品质，FIT2的科学应用还有很大的前景。

[1]鲁绯,孙君社,冯书堂,等.五指山猪的肉质分析研究[J].肉类科学,2001,2:40-42.

[2]FernandezX,Monin G,Talmant A,et al.Lebret B.Influence ofintramuslar fat content on the qualityof pigmeat-1.Composition ofthe lipid fraction and sensorycharacteristics ofm.longissimus lumborum[J].Meat Science,1999,53:59-65.

[3]Wood J D.Effect ofcarcass fatness and sexon the composition and qualityofpigmeat[A).34th Inernational Congress ofMeat Science and Technology[J].Australia,1988:562-564.

[4]Beckman M.Cell biologyofgreat balls offat[J].Sciense,2006,311:1232-1234.

[5]Brown DA.Lipid droplets:proteins floatingon a pool of fat[J].Curr Biol,2001,11:446-449.

[6]Zweytick D,Athenstaedt K,DaumG,et al.Intracellular lipid particles ofeukaryotic cells[J].BiochimBiophys Acta,2000,1469:101-120.

[7]李德臻,何君贤,雷明刚,等.猪FIT1基因第2外显子多态性与猪脂肪沉积性状的相关性[J].遗传,2010,32(4):375-380.

[8]Nguyen LN,Hamari Z,Kadereit B,et al.Candida parapsilosis fat storage-inducingransmembrane(FIT)protein 2 regulates lipid droplet formation and impacts virulence[J].Microbes and Infection,2011,13:663-672.

[9]Cases S,Smith SJ,ZhengYW,et al.Identification ofa gene encodingan acyl-CoA:diacylglycerol acyltransferase,a keyenzyme in triacylglycerol synthesis[J].Proc Natl Aca Sci USA,1998,95:13018-13023.

[10]Cases S,Stone SJ,Zhou P,et al.CloningofDGAT2,a second mam-malian Diacylglycerol acyltransferase,and related familymembers[J].Journal ofBiological Chemistry,2001,276:38870-38876.

[11]YangH,Galea A,Sytnyk V,et al.Controllingthe size of lipid droplets:lipid and protein factors[J].Curr Opin Cell Biol,2012,24(4):509-516.

[12]Spiegelman BM,Flier J S.Obesityand regulation of energybalance[J].Cell,2001,104:531-543.

[13]Miranda DA,Koves TR,Gross DA,et al.Re-patterningof skeletal muscle energymetabolismbyfat storage-inducingtransmembrane protein 2[J].Journal of Biological Chemistry,2011,286:42188-42199.

[14]Kadereit B,Kumar P,WangWJ,et al.Evolutionarily conserved gene familyimportant for fat storage[J].ProcNatl Acad Sci USA,2008,105:94-99.

[15]Gross DA,Zhan C,Silver DL.Direct bindingof triglyceride tofat storage-inducingtransmembrane proteins 1 and 2 is important for lipid droplet formation[J].Proc Natl Acad Sci USA,2011,108(49):19581-19586.

[16]Fruhbeck G,AguadoM,Gomez-Ambrosi J,et al.Lipolytic effect ofin vivoleptin administration on adipocytes of lean and ob/ob mice,but not db/db mice[J].Biochem.Biophys.Res.Commun,1998,250:99-102.

[17]Brown DA.Lipid droplets:proteins floatingon a pool of fat[J].Curr Biol,2001,11:446-449.

[18]Gross DA,Snapp E L,Silver DL.Structural insights into triglyceride storage mediated byfat storage-inducingt ransmembrane(FIT)protein 2[J].PLoS One,2010,5(5):10796.

S858.28

B

1003-8655（2017）04-0077-02