脂肪细胞定向和分化因子1基因的研究进展

2021-12-02封浚淇

贵州畜牧兽医 2021年6期

杨洋，封浚淇，袁超

(1.贵州省农业科学院畜牧兽医研究所，贵州贵阳 550005；2.安顺市畜牧技术推广站，贵州安顺 561000)

脂肪细胞定向和分化因子1(Adipocyte Detetmination and Differentiation factor-1，ADD1)又被称作固醇调节元件结合蛋白1，由ADD1基因编码[1]。主要作用：(1)通过与过氧化物酶体增值蛋白激活受体(PPAR)和CCAAT元件增强结合蛋白(C/EBPs)相互作用，共同调控脂肪细胞的分化过程；(2)参与调控脂肪酸、甘油三酯和葡萄糖等代谢相关酶类的基因表达[2]。ADD1主要通过上述2种途径对动物脂肪细胞的分化及脂代谢进行调控，其编码基因ADD1有望成为畜禽肌内脂肪调控的候选基因。

1 ADD1的发现与ADD1基因定位

Rajavashisth等在1989年发现1种锌指蛋白，这种蛋白能够和固醇调节元件(SER)结合[3]。Briggs等在1993年通过凝胶过滤、离子交换层析等方法将这种能够与SER结合的锌指蛋白从人类的宫颈癌细胞核中提取出来，并将其命名为固醇调节元件结合蛋白(Sterol Regulatory Element Binding proteins，SREBPs)，又称为ADD1，由ADD1基因编码[1]。相关研究发现，人类ADD1基因定位于17号染色体17p11.2，其mRNA长度为4.1 kb，有19个外显子与18个内含子[4]；猪ADD1基因定位于12号染色体，克隆的猪ADD1基因编码区全长2 265 bp，编码755个氨基酸；鸡ADD1基因定位于14号染色体，克隆的鸡ADD1基因编码区全长1 893 bp，编码631个氨基酸；山羊ADD1基因位于6号染色体，克隆的山羊ADD1基因编码区全长2 304 bp，编码768个氨基酸[5]；大鼠、小鼠ADD1基因分别定位于10、11号染色体[4]。

2 ADD1基因与脂代谢的关系

研究显示，ADD1基因与胰岛素存在相互调控的作用，一方面ADD1基因能够通过调控葡糖激酶(GK)转录从而调节胰岛素[6]；另一方面胰岛素通过正向调控ADD1基因的表达水平来增加脂肪合成酶和乙酰CoA羧化酶-1的转录。此外，ADD1基因能激活胆固醇、脂肪酸、甘油三酯和磷脂合成所必需的一系列酶的活性，因此ADD1基因被认为是胆固醇和脂肪合成的主要调节基因[7,8]。对成纤维细胞和基因改造鼠肝脏的研究结果显示，ADD1基因的过量表达可以促使脂蛋白酶和脂肪酸的合成，而且ADD1基因能通过增加PPAR-2转录活性从而促进脂肪细胞的分化。可见，ADD1基因对动物脂代谢有重要调控作用。

3 畜禽ADD1基因的研究

3.1 家禽杨娟娟[9]研究了不同肉鸡品种ADD1基因的多态性，发现肉鸡ADD1基因在第8外显子上存在1个多态位点C/T，通过基因分型发现C等位基因属于优势基因，基因频率远高于T等位基因，可以作为品种特性；同时还发现该突变位点可作为快大青麻鸡腿肌率的分子标记；通过分析ADD1基因组织表达谱，发现ADD1基因在鸡的心脏、大脑、下丘脑、垂体中表达量最高，其次是肾脏、腿肌，在腹脂、肝、脾、肺、胰组织器官的表达量较少，在小脑和其他骨骼肌中几乎不表达。王婕等[10]克隆了北京鸭ADD1基因，发现北京鸭的ADD1基因在第14外显子221 bp处存在1个由G→A突变位点，该位点与北京鸭的皮脂重、肌间脂肪含量、腿肌重、腹脂率等屠宰性状有显著相关性；组织表达分析结果显示，ADD1基因在北京鸭腹脂、腿肌、脑、心、肝、脾、肺、肾8个组织器脏中均有表达，但表达量有差异，在脑中表达量最高，其次是心脏、肺脏、肾脏和腿肌，在肝脏、脾脏和腹脂中表达量最少。以上研究表明，ADD1基因或可作为家禽选育的分子标记。

3.2 猪李长龙[11]首次克隆了猪ADD1基因，并对不同猪种的心、肝、脾、肺、肾、胃、大肠、小肠、肌肉(背最长肌)、脂肪(背脂)10个组织中的表达进行分析，结果显示ADD1基因在猪的10个组织中均有表达，在脂肪组织中表达量最高，在肌肉组织中表达量最低；通过序列分析，在ADD1基因的外显子上发现1个T→C突变位点，肉质性状相关性分析发现，该多态位点与肌内脂肪、肉色等性状有明确的相关性。张永云等[12]通过对乌金猪和长白猪ADD1基因型与肌内脂肪含量的相关性分析研究表明，ADD1基因多态性对乌金猪和长白猪肌内脂肪含量有显著相关性，AB基因型的肌内脂肪含量显著高于AA基因型(P<0.05)，因此可通过提高AB基因型的频率来增加肌内脂肪含量，达到改善猪肉品质的目的。李江凌等[13]对藏猪ADD1基因的多态性与肌内脂肪含量、嫩度、背膘厚度之间的相关性进行了研究，结果显示ADD1基因不同基因型间背最长肌的肌内脂肪含量、嫩度存在显著差异(P<0.05)，而不同基因型的背膘厚度没有显著差异(P>0.05)。上述研究结果提示ADD1基因可以作为猪肌内脂肪选育的辅助分子标记。

3.3 牛羊柴志欣等[14]利用PCR-SSCP和DNA测序方法对西藏11个牦牛类群的ADD1基因第2外显子序列进行遗传多态性分析，结果表明66 bp处碱基T缺失和256 bp处A→G突变，共有AA、AB、BB 3种基因型。张明等[15]对九龙牦牛ADD1基因的表达谱进行了分析，结果显示ADD1基因仅在九龙牦牛的背最长肌和脂肪中表达，在心脏、肝脏、脾脏和肾脏中没有表达；时序表达谱分析结果显示，ADD1基因在0.5岁牦牛背最长肌中的表达丰度显著高于3.5～5.5岁和9岁以上的牦牛，3.5～5.5岁牦牛背最长肌中的表达丰度显著高于9岁以上的牦牛(P<0.05)。朱吉等[16]克隆了湘东黑山羊ADD1基因，并对序列进行分析，结果显示其ADD1基因序列与牛、人的ADD1基因同源性分别为 96.14%、83.82%，所编码的氨基酸序列与牛属同源性达到97.9%；通过不同引物扩增片段的测序结果比较，在其第6个外显子上发现1个突变位点。杨家大[17]对贵州地方山羊的ADD1基因进行克隆并分析了组织表达水平，结果显示ADD1基因在不同山羊组织中的表达水平不同，说明存在品种差异。上述研究表明ADD1基因在牛组织中的表达具有特异性，在羊组织中的表达具有广泛性。