FABPs 基因家族在动物育种领域的研究进展

林彭楚彬，孙三山，高亚杰，阮 超，严杜建

（1.香港都会大学， 香港 九龙区 999077；2.阿克苏职业技术学院/反刍动物群发病防控工作室， 新疆 阿克苏843000；3.新疆农业大学，新疆 乌鲁木齐 830000）

脂肪酸结合蛋白 （fatty acid binding proteins，FABPs） 属于细胞内脂质结合蛋白（intracellular lipid binding proteins，iLBPs）超家族的成员，是一类分子量在12～15 kDa 的小分子胞内蛋白， 广泛存在于动物各种器官组织当中，在不同物种之间的同源性较高， 对于脂肪酸具有优异的结合能力［1］。目前FABPs 基因家族已发现了12 种类型， 其中只 有4 种 类 型 （A-FABP、H-FABP、I-FABP、LFABP）被列为主要影响畜禽胴体与肉质性状的候选基因， 其他类型主要在癌症发生发展机制及代谢病方面研究较为深入，因此，畜禽的大多数生产表型与4 种FABPs 基因家族成员的表达有关。 近年来，FABPs 基因在提升畜禽胴体与肉质方面的多态性研究成为分子育种改良的热点， 有效推动了畜禽生产提质增效的进程［2-3］。 笔者介绍了FABPs 基因家族主要成员在动物组织器官中的分布情况和主要功能， 综述了该基因家族代表性成员H-FABP 基因和A-FABP 基因在畜禽育种领域的研究进展， 以期为利用该基因家族开展畜禽分子标记辅助育种、改善畜禽生产性状提供参考。

1 FABPs 基因家族的功能及分布

1.1 主要功能及作用

FABPs 作为一种进化高度保守的蛋白质，在动物组织器官的脂质转运和代谢反应中起着核心作用，FABPs 基因家族由至少9 个具有相似三级结构和分布在特定组织细胞的同源蛋白组成，由于氨基酸序列的差异，不同类型的FABPs 对脂肪酸结合均存在较为显著的功能特异性，因此，可以通过其功能特异性反映其在不同组织细胞表达的独特环境［4］。 FABPs 的主要作用如下：①调控脂肪酸的运输和代谢；②与各种膜蛋白和胞内蛋白（如血清可溶性转铁蛋白受体、脂肪甘油三酯脂肪酶）相互作用；③调节组织和细胞特异性脂质反应［5］。

1.2 在机体内的分布

FABPs 在心脏、肠道、肝脏、脑、肌肉、髓鞘、视网膜、上皮组织、脂肪组织等多个组织器官中广泛存在，但同一物种并非包含所有FABPs 基因家族成员，单个FABPs 基因家族成员仅在特定组织器官中显著表达， 例如A-FABP 基因主要在脂肪组织表达、H-FABP 基因主要在心脏和肌肉表达［6］。根据在不同组织中的分布特点及表达差异，FABPs 基因家族成员主要以第一次被发现的组织器官命名， 截至目前已在不同的物种及其组织器官上发现12 种类型（见表1），其中，有10 种类型主要在哺乳类动物中表达，2 种类型发现于非哺乳动物，但主要表达部位定义仍未明确［4，7-8］。

表1 FABPs 基因家族的类型及分布

2 FABPs 基因家族常见的成员

2.1 H-FABP 基因

目前H-FABP 基因的研究在猪和禽类上报道较多，在其他物种的报道上较少。 Gerbens 等［9］通过对两个约克夏猪群体进行研究， 建议H-FABP基因作为肌内脂肪沉积的候选基因。 Mao 等［10］研究发现，鸽子H-FABP 基因的mRNA 表达水平与肌内脂肪含量密切相关， 认为该基因可以作为标记辅助优质肉选择的候选基因。 曹健［11］研究发现H-FABP 基因检测区域的突变会影响甘南阉牦牛的眼肌面积和胴体重，AA 型阉牦牛个体眼肌面积最小，BC 型个体胴体重最小， 而AB 型个体眼肌面积最大。 H-FABP 基因多态性位点在一定程度上会影响畜禽的产肉性状， 可以作为提高产肉性状的候选基因。

2.2 A-FABP 基因

A-FABP 基因主要参与肌内脂肪代谢相关过程，对调控肌内脂肪沉积具有重要作用。刘艳妍［12］对秦川牛A-FABP 基因的多态性及其与肉用性状的关联性进行研究， 发现A-FABP 基因5′侧翼区的突变对产肉性状影响较大， 外显子3 的单核苷酸多态性（single nucleotide polymorphism，SNP）与眼肌面积有相关性，A-FABP 基因的3′侧翼区突变与胴体有相关性，外显子2 的SNP 与屠宰率、肌肉嫩度、 胴体长和眼肌面积有相关性， 从而确定

A-FABP 基因多态性与肉用性状显著相关。 Cho等［13］研究发现A-FABP 基因多态性与牛的背部脂肪厚度也呈现显著相关。Yin 等［14］研究表明延边黄牛后腿肌肉组织中A-FABP 基因的mRNA 相对表达量与肌内脂肪含量呈显著正相关， 与背最长肌组织中肌内脂肪含量呈极显著正相关。A-FABP基因可作为肉质性状的辅助标记基因。

2.3 L-FABP 基因

目前关于L-FABP 基因的研究主要集中在鸡和鸭的肉质性状改良方面。 Mentari 等［15］通过研究Cihateup 鸭的L-FABP 基因多态性与脂肪酸组成、胴体和肉质的关系，发现L-FABP 基因与胴体率极显著相关， 并显著影响肌肉中月桂酸和棕榈酸等饱和脂肪酸的含量。Wang 等［16］通过研究肝脏脂肪酸结合蛋白与鸡腹部脂肪沉积的关联性，揭示了L-FABP 的组织表达特性及L-FABP 基因对生长和体组成性状具有重要影响， 推测L-FABP基因可能是影响鸡脂肪沉积性状的一个候选位点或与某些决定该性状的主效基因有关。L-FABP 基因可作为鸡鸭脂肪沉积及肉质改良的候选基因［17］， 同时围绕该基因开展研究可为明晰禽类脂质代谢调控机制提供参考。

2.4 I-FABP 基因

I-FABP 基因主要在空肠组织中表达，而不是在十二指肠、回肠、近端和远端结肠等部位。 通过免疫荧光定位技术发现，相较于L-FABP、I-FABP在细胞质、 小肠微绒毛和基底外侧膜中分布更为均匀， 因此，I-FABP 基因的表达产物更适用于动物肠道疾病的检测［18］。 Niewold 等［19］参考人类IFABP 的研究结果，通过人I-FABP 酶联免疫吸附试验对猪血液样本进行研究， 认为猪的血浆IFABP 浓度可作为肠黏膜轻度损伤的敏感标记物。Cahyaningsih 等［20］通过研究感染不同剂量柔嫩艾美耳球虫卵囊的鸡血清中I-FABP 的浓度变化，发现I-FABP 与机体巨噬细胞和脂肪组织中的关键脂质敏感途径密切相关，从而参与肠道炎症的调控。 也有研究表明，I-FABP 基因可为探究鱼肠道的发育机制提供有效标记［21］。 在生物医学上，I-FABP 浓度可作为早期检测胃肠道损伤的参考指标。

2.5 M-FABP 基因

M-FABP 在肌肉细胞中发挥作用， 与肌肉能量代谢和脂肪酸氧化等过程有关， 对于生物机体脂肪酸代谢、 肌肉生长以及能量平衡均具有重要的生理作用。 目前关于M-FABP 的功能表达在脊椎动物的耐力及运动研究方面较为突出， 尤其是在长期迁徙的候鸟肌肉组织中表达水平最高 （约占胸肌细胞胞浆蛋白的14%～21%）， 而在非迁徙阶段的候鸟体内表达水平减少。 由此可知，MFABP 基因表达的季节性变化可能与候鸟迁移过程中肌肉组织能量供应有关， 特别是在脂肪酸供应中发挥关键作用［22］。 M-FABP 可作为改善动物运动及耐力性能的候选基因。

2.6 其他基因

相较于前几种FABPs 基因家族成员，其他成员的功能主要在医学领域被关注，如癌症研究，多数成员的主要功能暂不明确，因此，在畜牧领域研究进展缓慢。 在畜禽育种领域，针对FABPs 基因家族成员的研究主要聚焦于其在脂肪酸调控过程中发挥的作用， 例如：E-FABP 基因和Ex-FABP基因主要与鸡的腹脂重、腹脂率等表型相关［23-24］，T-FABP 基因的表达产物在不同温度下会影响虹鳟鱼肝脏、肠道和脾脏的脂质调节平衡［25］。综上所述，不同种类的FABPs 家族成员在畜禽群体及个体中的遗传多样性及其与生产性状表达的关系是今后研究的重点方向。

3 FABPs 基因家族代表性成员在动物育种领域的研究进展

在畜禽遗传改良及品种选育领域， 对FABPs基因家族成员的研究主要以H-FABP 基因和AFABP 基因为对象， 对其他成员的深入研究较少。目前H-FABP 基因和A-FABP 基因的研究主要集中在对动物生产性能的影响，包括生长速度、肉质和繁殖性能等［26］。 例如，H-FABP 基因的表达量与畜禽的生长速度和繁殖性能有关， 而A-FABP 基因的表达量则与畜禽的肉质性状有关。 深入研究H-FABP 基因和A-FABP 基因的多态性、 表达特征、 作用机制及影响因素将有助于提高畜禽生产性能。

3.1 牛

A-FABP 基因被定位在牛的14 号染色体上，全长4 391 bp， 有4 个外显子；H-FABP 基因被定位于2 号染色体上， 由4 个外显子和3 个内含子组成。 王卓等［27］研究发现秦川牛H-FABP 基因第1 外显子上存在SNP 位点且与肉用性状有较强的关联性。 Ye 等［28］研究表明棕榈酸和硬脂酸处理可调节水牛乳腺上皮细胞中大部分FABPs 的表达，从而影响水牛产奶量，为进一步研究FABPs 基因家族在水牛奶合成调控中的潜在作用提供了参考。Ardicli 等［29］使用聚合酶链式反应-限制性片段长度多态性分析 （polymerase chain reaction followed by restriction fragment length polymorphism assay，PCR-RFLP） 对荷斯坦公牛12 个育肥性状候选基因进行了基因分型， 最终确定A-FABP 基因多态性影响饲料转化率与平均日增重等重要经济性状。Al-Janabi 等［30］研究发现FABP3 基因多态性可用于奶牛遗传改良策略的制定， 通过选择和杂交可获得最佳繁殖性能的基因型。通过研究HFABP 基因和A-FABP 的基因多态性与体型、眼肌面积、 产奶量和繁殖能力等性状的关联性可以为牛的遗传育种改良提供一定的理论依据。

3.2 羊

H-FABP 基因被定位在绵羊和山羊的2 号染色体上，均有5 个外显子；A-FABP 基因被定位于山羊的14 号染色体上，有4 个外显子。 Ibrahim 等［31］通过聚合酶链反应-单链构象多态性分析（polymerase chain reaction-single-stranded conformational polymorphism，PCR-SSCP）对Sfakia 绵羊HFABP 基因分型后发现，H-FABP 基因型变异与产奶性状之间存在相关性。 Eer 等［32］研究发现HFABP 基因的2 个SNP 位点在湖羊和滩羊的生长繁殖性状之间存在显著相关性，可以作为滩羊育种的分子标记。 艾锦新等［33］在黔北麻羊群体中H-FABP 基因第5 外显子和3′非翻译区筛选出1 个对体型性状有极显著影响的SNP 位点g.13665051C>T，并产生3 种基因型，将其与体型性状进行关联分析得出该位点对体高、体斜长、胸宽、体深、胸围和管围等均有显著影响，在小尾寒羊、巴什拜羊等群体中均得出了相似的结果。热依拉·普拉提等［34］通过研究巴什拜羊发现A-FABP基因的GA 型个体的胸围、体重、体长均显著高于GG 型个体，可作为巴什拜羊育种的分子标记。 通过进一步挖掘H-FABP 基因和A-FABP 基因与羊的生长性状之间的关联性， 可以为羊的育种及遗传改良提供参考。

3.3 猪

H-FABP 基因被定位在猪的6 号染色体上，有4 个外显子；A-FABP 基因被定位于4 号染色体上，有4 个外显子。 Tyra 等［35］研究发现H-FABP基因在猪肌肉组织中的表达不随年龄或品种变化， 并且H-FABP 基因与猪脂肪组织的发育和功能存在关联性。Shang 等［36］比较了高肌内脂肪的藏猪和低肌内脂肪的大白猪H-FABP 基因的mRNA和蛋白表达量， 并基于PCR-RFLP 对其进行基因分型，结果表明，C-1375G 位点可能与猪肌内脂肪沉积相关。 Zhu 等［37］研究表明，肥育猪饲粮中添加二丁酰环腺苷酸降低了A-FABP 基因的表达水平，抑制了前脂肪细胞的增殖和分化，从而减少了脂肪沉积。 目前关于A-FABP 基因和H-FABP 基因的研究主要涉及猪脂肪组织代谢， 通过调节脂肪组织中脂肪沉积和分解之间的平衡可以为提升猪生产性状及品种改良提供依据。

3.4 鸡

H-FABP 基因被定位于鸡的23 号染色体上，有4 个外显子；A-FABP 基因被定位于2 号染色体上，有4 个外显子。 Wang 等［38］通过研究拜城油鸡胸肌和腿肌中A-FABP 基因多态性和mRNA量与肌内脂肪含量之间的关联性， 表明A-FABP基因是进一步研究鸡肌内脂肪沉积机制的合理候选基因。 Wang 等［2］利用全基因组分析手段研究发现鸡FABPs 基因家族成员与哺乳动物具有相似的功能域、基因结构和进化历史，但表现出不同的表达谱和调控机制。 通过进一步了解A-FABP 基因和H-FABP 基因对鸡肌内脂肪沉积作用机制，可为加快鸡品种选育及改良进展提供支持。

4 小结与展望

目前已鉴定出12 种FABPs 基因家族成员，有9 种在畜禽中较为常见。 FABPs 基因主要参与调控不同器官组织脂肪酸的转运代谢， 通过影响肌内脂肪含量来改善肉质的嫩度、风味和多汁性。近年来，FABPs 基因家族成为提高动物肉质、胴体等表型的重要研究对象， 其基因多态性也成为动物肌内脂肪性状分子育种改良的热点［39-41］。

探索新兴生物技术在动物育种领域的应用，通过全基因组关联分析、基因敲除、基因转染等现代分子生物学方法，进一步了解FABPs 基因家族成员在不同细胞和组织中调节脂肪酸代谢的机制，挖掘FABPs 基因家族成员在育种领域的应用潜力， 可为畜禽分子育种发现新的候选基因提供技术支撑。