熊訊 李永 阮涌 陳晨 宋林錦 石鵬飛 孫金魁 許厚強






摘要:【目的】明確脂肪酸結合蛋白(FABPs)對香蘇雜交豬脂肪沉積的影響,為后續進一步探究豬脂肪細胞內FABP1和FABP2基因對脂肪酸代謝的調控作用打下基礎?!痉椒ā坎杉闾K雜交豬和柯樂豬的心臟、肝臟、脾臟、肺臟、腎臟、大腸、小腸、背最長肌及脂肪等組織樣品提取總RNA,利用PCR克隆香蘇雜交豬FABP1和FABP2基因編碼區(CDS)序列,通過ProtParam、ProtScale、SOPMA、SWISS-MODEL、PSORTⅡPreadict及SignalP-5.0等在線軟件進行生物信息學分析,并采用實時熒光定量PCR檢測FABP1和FABP2基因在香蘇雜交豬和柯樂豬各組織中的表達情況?!窘Y果】香蘇雜交豬FABP1和FABP2基因CDS序列分別為384和399 bp,分別編碼127和132個氨基酸殘基,對應的編碼蛋白相對分子量為14107.23和15217.34 Da,均為親水性蛋白;其二、三級結構均以β-折疊和無規則卷曲為主,無信號肽剪切位點,主要定位于細胞質。香蘇雜交豬FABP1和FABP2氨基酸序列表現為與人類、牛、山羊的FABP1和FABP2氨基酸序列高度同源,對應的相似性均在80.0%以上,除斑馬魚外,與其他參考物種的相似性也在74.0%以上,故推測FABP1和FABP2基因序列的保守性較高; STRING預測結果顯示,與這2個蛋白可能互作的蛋白有FABP5、FABP7、過氧化物酶體增殖物激活受體α(PPARα)、豬載脂蛋白A4(APOA4)、APOA1及脂酰輔酶A氧化酶1(ACOX1)等。FABP1和FABP2基因在香蘇雜交豬和柯樂豬的各組織中均有表達,且以在肝臟、小腸和脂肪中的相對表達量較高,而背最長肌中的相對表達量最低;此外,FABP1和FABP2基因在香蘇雜交豬肝臟和小腸中的相對表達量極顯著高于其在柯樂豬對應組織中的相對表達量(P<0.01)。【結論】FABP1和FABP2基因在豬的各組織中均有表達,且以在甘油三酯和脂肪酸合成代謝的相關組織(肝臟、小腸和脂肪)中特異性高表達,可能對脂肪的合成代謝起重要調控作用。
關鍵詞:豬;FABP1基因;FABP2基因;分子特征;脂肪酸代謝
中圖分類號:S828.1? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標志碼: A 文章編號:2095-1191(2022)04-0935-11
Molecular characteristics and tissue expression analysis of FABP1 and FABP2 genes in pig
XIONG Xun1, LI Yong2, RUAN Yong1, CHEN Chen1, SONG Lin-jin1,
SHI Peng-fei1, SUN Jin-kui1, XU Hou-qiang*
(1College of Zoology,Guizhou University/Key Laboratory of Animal Genetics, Breeding and Reproduction in the Plateau Mountainous Region, Ministry of Education/Guizhou Key Laboratory of Animal Genetics, Breeding and Reproduction, Guiyang, Guizhou? 550025, China; 2College of Life Sciences, Guizhou University, Guiyang, Guizhou? 550025, China)
Abstract:【Objective】To clarify the effect of fatty acid binding proteins (FABPs) on fat deposition in Xiangsu hybrid pigs, so as to lay the foundation for further exploring the regulatory role of FABP1 and FABP2 genes on fatty acid metabolism in adipocytes of pigs. 【Method】Total RNA was extracted from the heart, liver, spleen, lung, kidney, large intestine, small intestine, longest back muscle and adipose tissue samples of Xiangsu hybrid pigs and Kole pigs, and the sequences of FABP1 and FABP2 gene coding region (CDS) of Xiangsu hybrid pigs were cloned by PCR, and were analyzed by ProtParam, ProtScale, SOPMA, SWISS-MODEL, PSORTⅡPreadict and SignalP-5.0 online software for bioinformatics analysis, and RT-qPCR was used to detect the expression of FABP1 and FABP2 genes in various tissues of Xiangsu hybrid pigs and Kole pigs. 【Result】CDS sequences of FABP1 and FABP2 genes of Xiangsu hybrid pigs were 384 and 399 bp, encoding 127 and 132 amino acid residues, respectively, corresponding to the relative molecular weights of 14107.23 and 15217.34 Da, which are both hydrophilic proteins; their secondary and tertiary structures were dominated by β-folding and irregular coiling, with no signal peptide shear sites,and localized in the cytoplasm. The amino acid sequences of both FABP1 and FABP2 of Xiangsu hybrid pigs showed high homology with those of human, bovine and goat, and the corresponding similarities were above 80.0%, and the similarities with other reference species, except zebrafish, were also above 74.0%, so the conserved sequences of FABP1 and FABP2 genes were presumed to be high; STRING prediction results showed that the proteins that might interact with these 2 proteins were FABP5, FABP7, peroxisome proliferator-activated receptor α (PPARα), porcine apolipoprotein A4 (APOA4), APOA1 and acyl-co A oxidase 1 (ACOX1), etc. FABP1 and FABP2 genes were expressed in all tissues of the Xiangsu hybrid pigs and Kole pigs, and were mainly expressed in various tissues, and the relative expression of FABP1 and FABP2 genes was higher in liver, small intestine and fat, while the relative expression in the longest dorsal muscle was the lowest; in addition, the relative expression of FABP1 and FABP2 genes in liver and small intestine in Xiangsu hybrid pigs was significantly higher than that in the corresponding tissues of the Kole pigs (P<0.01). 【Conclusion】FABP1 and FABP2 genes are expressed in various tissues of different pigs, with specific high expression in tissues related to triglyceride and fatty acid anabolism (liver, small intestine and adipose), which may play an important role in regulating lipid anabolism.
Key words: pig; FABP1 gene; FABP2 gene; molecular characterizatics; fatty acid metabolism
Foundation items: Guizhou Science and Technology Plan Project [QKHFQ〔2018〕4007(002)];Guizhou Agricultural Major Industrial Scientific Research Tackling Project (QJH-KY〔2019〕011)
0 引言
【研究意義】脂肪酸結合蛋白(Fatty acid-binding proteins,FABPs)是一族同源性細胞內小分子蛋白,廣泛存在于脊椎動物和非脊椎動物細胞內,主要負責將細胞膜上的長鏈脂肪酸轉運至磷脂和甘油三酯合成的位置(鄒增丁等,2007;董飚等,2016;陳靜等,2021)。FABPs一般由126~134個氨基酸組成,不同家族成員間的氨基酸序列相似性為22%~73%,但其三維結構高度保守(Zimmerman and Veerkamp,2002)。Zhang等(2020)研究表明,在18個物種中共發現12種FABPs基因,但未發現單一物種同時存在12種FABPs基因,且每個基因的結構各不相同,究其原因可能是通過串聯復制從共同祖先進化而來。L-FABP/FABP1(肝型)和I-FABP/FABP2(腸型)基因是較早被發現的2個FABPs基因,對脂肪代謝調控起重要作用(陳璐,2013)。因此,開展FABP1和FABP2基因的分子特征及組織表達分析研究,對揭示FABP1和FABP2基因調控脂肪酸代謝的作用機制起重要意義?!厩叭搜芯窟M展】目前,有關FABP1和FABP2基因在家畜上的研究主要集中在雞、鴨和羊上,二者對長鏈脂肪酸具有高度的結合力(Ockner et al.,1972),通過對長鏈脂肪酸攝取、細胞內轉運、PPAR代謝通路等調控脂肪代謝(崔璐等,2016);同時能結合潛在的有毒脂肪酸,降低脂肪酸對細胞的毒性,而對細胞起保護作用(Wang et al.,2015)。FABP1和FABP2可與配體靶向結合而影響酶功能,改變膜結構及其流動性來調節酶活性,并通過激活核受體以調節基因表達(Jefferson et al.,1990;Lawrence et al.,2000;Gajda et al.,2013)。FABP1基因在鴨的各組織中均有表達,對脂肪代謝和多種脂肪代謝相關基因起調控作用(何俊,2013)。雞FABP2基因表達能促進脂肪沉積,故可作為影響雞脂肪性狀的候選基因(Wang et al.,2006;俞英等,2011);FABP2基因在鴨小腸各段位均有表達,以十二指腸和空腸前半段的表達量較高,且干擾FABP2基因對脂類吸收相關基因有影響(陳芳等,2011);FABP2基因在貴州白山羊9個組織中均有表達,表達較高的組織包括肝臟和十二指腸(錢成,2016)。此外,Samulin等(2008)研究表明,FABP1基因在細胞增殖過程中發揮重要作用,同時與FABP2、FAPP3、FABP4、FAPP5、PPARA、PPARG1和PPRG2基因的共同表達可能對豬脂肪沉積的代謝調控過程有重要影響。脂肪又稱甘油三酯(Triglyceride,TG),是由長鏈脂肪酸和甘油縮合而成。脂肪代謝是在各種酶的作用下經消化分解成甘油和脂肪酸等,并釋放能量的過程(Hunter,2001)。脂肪酸作為一種信號分子,能調節細胞與脂質代謝,對生物體有重要的調控作用(Hotamisligil and Bernlohr,2015)。盡管所有FABPs家族成員都參與脂肪酸的代謝,但脂肪酸功能的多樣性很有可能反映在不同組織中FABPS基因的表達差異上,且不同功能可能由組織特異性的蛋白質—蛋白質和蛋白質—膜相互作用驅動(Storch and Thumser,2010)?!颈狙芯壳腥朦c】至今,有關FABP1和FABP2基因在家畜上的研究較少,尤其在豬各組織中的具體分子結構、功能及相互作用尚無系統研究報道。【擬解決的關鍵問題】通過生物信息學分析香蘇雜交豬FABP1和FABP2基因的分子結構和功能,采用實時熒光定量PCR檢測這2種基因在香蘇雜交豬各組織中的表達差異,明確FABPs對香蘇雜交豬脂肪沉積的影響,為后續進一步探究豬脂肪細胞內FABP1和FABP2基因對脂肪酸代謝的調控作用打下基礎。
1 材料與方法
1. 1 試驗材料
香蘇雜交豬和柯樂豬均來自貴州大學種豬場,隨機選取相同飼養條件下的成年豬各3頭,依照GB/T 17236—2008《豬屠宰操作規程》進行屠宰,采集心臟、肝臟、脾臟、肺臟、腎臟、大腸、小腸、背最長肌及脂肪等組織樣品用于總RNA提取。TRIzol? Reagent總RNA提取試劑盒、GenStar逆轉錄試劑盒(StarScript II Onestep RT-PCR Kit)購自西寶生物科技(上海)股份有限公司;熒光定量試劑TB Green? Premix Ex TaqTM II(Tli RNaseH Plus)、pMD19-T載體、大腸桿菌(Escherichi acoli)DH5α感受態細胞購自寶日醫生物技術(北京)有限公司;DL2000 DNA Marker、膠回收試劑盒及卡那霉素(Kanamycin)購自生工生物工程(上海)股份有限公司。
1. 2 引物設計與合成
根據NCBI已發布的豬FABP1基因(NM_001004 046.2)、FABP2基因(NM_001031780.1)核苷酸序列,采用Primer Premier 5.0設計實時熒光定量PCR擴增特異性引物及編碼區(CDS)擴增引物(表1),以GADPH為內參基因。所有引物均委托生工生物工程(上海)股份有限公司合成。
1. 3 組織總RNA提取及cDNA合成
采用TRIzol? Reagent總RNA提取試劑盒分別提取香蘇雜交豬和柯樂豬的組織總RNA,以超微量分光光度計測定其濃度和純度,合格的RNA置于-80 ℃冰箱中保存。采用StarScript II Onestep RT-PCR Kit反轉錄合成cDNA,-20 ℃保存備用。
1. 4 實時熒光定量PCR檢測各組織表達差異
以cDNA為模板,采用實時熒光定量PCR檢測FABP1、FABP2基因在香蘇雜交豬和柯樂豬心臟、肝臟、脾臟、肺臟、腎臟、大腸、小腸、背最長肌及脂肪等組織中的表達情況。實時熒光定量PCR反應體系20.0 μL:2×TB Green Premix Ex Taq II(Tli RNaseH Plus) 10.0 μL,上、下游引物(10 μmol/L)各0.8 μL,50×ROX Reference Dye或50×ROX Reference Dye II 0.4 μL,cDNA模板2.0 μL,滅菌水6.0 μL。然后通過2-ΔΔCt法計算目的基因在不同組織中的相對表達量,并以SPSS 26.0進行單因素方差分析(One-way ANOVA)。
1. 5 目的基因CDS序列擴增及測序
以香蘇雜交豬cDNA為模板,PCR擴增目的基因CDS序列。PCR反應體系20.0 μL:cDNA模板1.0 μL,上、下游引物各0.4 μL,2×Taq PCR StarMix 10.0 μL,ddH2O 8.2 μL。擴增程序:94 ℃預變性2 min;94 ℃ 30 s, 51 ℃ 30 s,72 ℃ 60 s,進行30個循環;72 ℃延伸7 min。PCR擴增產物以1.5%瓊脂糖凝膠電泳進行檢測。膠回收試劑盒回收純化PCR擴增產物,然后與pMD19-T載體在16 ℃下連接12 h,再轉化DH5α感受態細胞,涂板后37 ℃恒溫培養12 h,經抗性篩選,挑選出單個菌落進行擴繁,菌液PCR驗證呈陽性的菌液送至生工生物工程(上海)股份有限公司測序。
1. 6 FABP1和FABP2基因生物信息學分析
利用DNAStar-MegAlign進行FABP1和FABP2基因同源性分析,運用ProtParam(https://web.expasy. org/protparam/)和ProtScale(https://web.expasy.org/protscale/)分別進行編碼蛋白理化性質及親/疏水性分析,以SOPMA(https://npsa-prabi.ibcp.fr/cgi-bin/npsa_automat.pl?page=npsa_sopma.html%5D)和SWISS-MODEL(https://swissmodel.expasy.org/interactive)預測蛋白的二、三級結構,利用PSORTⅡPreadict(https://www.genscript.com/psort.html)和SignalP-5.0(https://services.healthtech.dtu.dk)對FABP1和FABP2蛋白進行亞細胞定位及信號肽預測,采用STRING(https://string-db.org/)預測FABP1蛋白與FABP2蛋白間的相互作用,最后以MEGA 7.0進行FABP1和FABP2氨基酸同源性分析,并基于氨基酸序列相似性構建系統發育進化樹。
2 結果與分析
2. 1 豬FABP1和FABP2基因CDS序列擴增結果
以香蘇雜交豬cDNA為模板,PCR擴增FABP1和FABP2基因CDS序列,PCR擴增產物經1.5%瓊脂糖凝膠電泳檢測,結果在400 bp附近分別獲得清晰單一的目的條帶(圖1),且擴增片段長度與預期結果相符。
2. 2 目的基因克隆載體構建及鑒定結果
將香蘇雜交豬FABP1和FABP2基因CDS序列的膠回收產物與pMD19-T載體連接過夜,涂板轉化DH5α感受態細胞后,挑選單個菌落進行菌液PCR驗證,結果顯示,香蘇雜交豬FABP1和FABP2基因片段大小分別為384 bp(圖2-A)和399 bp(圖2-B),與預期結果一致。將陽性菌液測序結果與NCBI已發布的豬基因序列進行比對,結果顯示,香蘇雜交豬FABP1和FABP2基因序列與野豬的FABP1和FABP2基因序列完全吻合,不存在堿基或氨基酸突變。以上結果也表明,pMD19-T-FABP1和pMD19-T-FABP2克隆載體構建成功。
2. 3 香蘇雜交豬FABP1和FABP2基因生物信息學分析結果
2. 3. 1 香蘇雜交豬FABP1和FABP2基因編碼蛋白理化性質 香蘇雜交豬FABP1基因CDS序列長384 bp,共編碼127個氨基酸殘基。經ExPASy-ProtParam預測得知,FABP1蛋白分子式為C623H1021N163O197S5,原子數為2009,相對分子量為14107.23 Da,理論等電點(pI)為6.60;以賴氨酸含量最高,占11.8%,含量最低的分別是半胱氨酸、組氨酸和脯氨酸,各占0.8%;蛋白不穩定指數為10.51,屬于穩定蛋白。由圖3-A可看出,香蘇雜交豬FABP1蛋白的第10位谷氨酰氨親水性最強(-2.144),而第116位甘氨酸疏水性最強(1.322),且負值氨基酸數遠多于正值氨基酸,故推測該蛋白為親水性蛋白。
香蘇雜交豬FABP2基因CDS序列長399 bp,共編碼132個氨基酸殘基,FABP2蛋白分子式為C680H1072N184O204S4,原子數為2144,相對分子量為15217.34 Da,理論等電點為6.61;以賴氨酸含量最高,占10.8%,含量最低的是組氨酸,僅占0.8%;蛋白不穩定指數為24.24,屬于穩定蛋白。由圖3-B可看出,香蘇雜交豬FABP2蛋白的第14位天冬酰氨親水性最強(-2.711),而第65位亮氨酸疏水性最強(1.967),負值氨基酸數遠多于正值氨基酸,故推測該蛋白為親水性蛋白。
2. 3. 2 香蘇雜交豬FABP1和FABP2蛋白二、三級結構 SOMPA預測結果顯示,香蘇雜交豬FABP1蛋白二級結構由α-螺旋、β-折疊、β-轉角和無規則卷曲組成,以β-折疊為主,占34.65%,其他3種結構依次為無規則卷曲(占31.50%)、α-螺旋(占22.83%)和β-轉角(占11.02%);香蘇雜交豬FABP2蛋白二級結構同樣由4種結構組成,其中,β-折疊占40.15%,無規則卷曲占28.03%,α-螺旋占18.94%,β-轉角占12.88%。SWISS-MODEL預測結果(圖4)顯示,香蘇雜交豬FABP1和FABP2蛋白三級結構與其二級結構預測結構基本一致。
2. 3. 3 香蘇雜交豬FABP1和FABP2蛋白信號肽及亞細胞定位 SignalP-5.0預測結果(圖5)顯示,香蘇雜交豬FABP1和FABP2蛋白均無信號肽剪切位點,表明FABP1和FABP2蛋白可能不是分泌蛋白。通過PSORTⅡPreadict對香蘇雜交豬FABP1和FABP2蛋白進行亞細胞定位預測,結果發現,FABP1蛋白定位于細胞質、細胞核和線粒體的可能性分別為56.5%、30.4%和13.0%,FABP2蛋白定位于細胞質、細胞核和線粒體的可能性分別為52.2%、26.1%和21.7%。
2. 3. 4 香蘇雜交豬FABP1和FABP2蛋白的互作蛋白
使用STRING預測香蘇雜交豬FABP1和FABP2蛋白的互作蛋白,結果(圖6)顯示與這2個蛋白可能互作的蛋白有FABP5、FABP7、過氧化物酶體增殖物激活受體α(PPARα)、豬載脂蛋白A4(APOA4)、APOA1及脂酰輔酶A氧化酶1(ACOX1)等。其中,FABP5和FABP7蛋白同屬于FABPs家族,也是參與脂肪酸吸收、運輸、儲存及信號轉導和基因轉錄的關鍵細胞內分子(Sharifi et al.,2013);PPARα通過對參與脂肪酸氧化基因的轉錄調節,在脂肪酸催化中發揮重要作用,因此其編碼基因被視為影響豬脂肪特征的候選基因(Stachowiak et al.,2014);APOA4能促進脂質運輸和新陳代謝,在小腸中合成、在胸腺中包裝,然后分泌至腸道淋巴中并通過循環輸送到脂肪和其他組織(Qu et al.,2021);ACOX1作為過氧化物β-氧化途徑的第一個限速酶,受PPARα基因表達的調節,對脂肪酸氧化和沉積至關重要,尤其是在長鏈脂肪酸的脂質代謝過程中(Wu et al.,2018)。
2. 4 FABP1和FABP2氨基酸序列同源比對分析結果
使用MegAlign對不同物種的FABP1和FABP2氨基酸序列進行同源比對分析,結果顯示,香蘇雜交豬FABP1氨基酸序列與斑馬魚、人類、馬、雞、小鼠、大鼠、山羊、牛和綿羊的FABP1氨基酸序列相似性分別為62.2%、89.8%、78.7%、72.7%、82.8%、82.0%、83.6%、83.6%和82.8%(圖7-A),除了與斑馬魚的相似性較低外,與其他幾個物種均有較高的相似性;利用MEGA 7.0構建基于FABP1氨基酸序列相似性的系統發育進化樹(圖8-A),發現香蘇雜交豬與人類的親緣關系最近,其次是與牛的親緣關系,與雞和斑馬魚的親緣關系相對較遠。香蘇雜交豬FABP2氨基酸序列與斑馬魚、人類、馬、雞、小鼠、大鼠、山羊、牛和綿羊的FABP2氨基酸序列相似性分別為67.7%、86.5%、76.7%、74.4%、79.7%、83.5%、88.7%、88.0%和88.7%(圖7-B),與山羊和綿羊的相似性最高,與斑馬魚的相似性最低;基于FABP2氨基酸序列相似性構建的系統發育進化樹(圖8-B)顯示,香蘇雜交豬與牛的親緣關系最近,與山羊和綿羊的親緣關系較近,而與雞和斑馬魚的親緣關系相對較遠。
2. 5 FABP1和FABP2基因在香蘇雜交豬和柯樂豬不同組織中的表達情況
2. 5. 1 FABP1基因在香蘇雜交豬和柯樂豬不同組織中的表達情況 FABP1基因在香蘇雜交豬和柯樂豬不同組織中均有表達,FABP1基因在香蘇雜交豬各組織中的相對表達量排序為小腸>肝臟>大腸>腎臟>脂肪>肺臟>脾臟>心臟>背最長?。▓D9-A),在小腸、肝臟和大腸中的相對表達量極顯著高于在其他組織中的相對表達量(P<0.01,下同),其他組織間的相對表達量無顯著差異(P>0.05,下同)。FABP1基因在柯樂豬各組織中的相對表達量排序為大腸>腎臟>小腸>肝臟>脾臟>脂肪>肺臟>心臟>背最長肌(圖9-B),在大腸中的相對表達量極顯著高于在其他組織中的相對表達量,背最長肌中的相對表達最低。FABP1基因在香蘇雜交豬肝臟和小腸中的相對表達量極顯著高于其在柯樂豬對應組織中的相對表達量(圖10),在脂肪中的相對表達量顯著高于其在柯樂豬脂肪中的相對表達量(P<0.05,下同),在脾臟和腎臟中的相對表達量則極顯著低于其在柯樂豬對應組織中的相對表達量。
2. 5. 2 FABP2基因在香蘇雜交豬和柯樂豬不同組織中的表達情況 FABP2基因在香蘇雜交豬和柯樂豬的不同組織中也均有表達,FABP2在香蘇雜交豬各組織中的相對表達量排序為小腸>肝臟>大腸>脂肪>脾臟>腎臟>心臟>肺臟>背最長?。▓D11-C),在肝臟和小腸中的相對表達量極顯著高于在其他組織中的相對表達量,其他組織間的相對表達量差異不顯著。FABP2基因在柯樂豬各組織中的相對表達量排序為脾臟>大腸>小腸>肝臟>脂肪>肺臟>心臟>腎臟>背最長?。▓D11-D),以脾臟中的相對表達量最高,顯著高于其他組織中的相對表達量,而背最長肌中的相對表達量最低。FABP2基因在香蘇雜交豬肝臟和小腸中的相對表達量極顯著高于其在柯樂豬對應組織中的相對表達量(圖12),在脂肪中的相對表達量顯著高于其在柯樂豬脂肪中的相對表達量,在脾臟和腎臟中的相對表達量也極顯著低于其在柯樂豬對應組織中的相對表達量。
3 討論
FABPs是由多個編碼14~15 kD蛋白的基因組成,具有結合疏水生物分子如脂肪酸的能力(田鎏等, 2017),通過與PPARs進行功能性合作(Venkatachalam et al.,2017),而有助于脂質代謝相關基因的轉錄調控,對動物的脂肪沉積產生重要影響。近年來,有關FABP1和FABP2的研究報道主要集中在人類和斑馬魚上,且多與疾病、癌癥及免疫等相關,而針對畜禽脂肪酸代謝調控的研究較少,具體調控機制也尚未明確(Chen et al.,2020;Tsai et al.,2020)。本研究成功克隆獲得香蘇雜交豬FABP1和FABP2基因CDS序列,與NCBI已發布的豬基因序列進行比對,發現與野豬的FABP1和FABP2基因序列完全吻合,不存在堿基或氨基酸突變,說明這2個基因在香蘇雜交豬上穩定遺傳。SignalP-5.0信號肽預測結果顯示,香蘇雜交豬FABP1和FABP2蛋白均無信號肽剪切位點,與Chen等(2020)在魚類上的研究結果一致,表明FABP1和FABP2可能不是分泌蛋白。香蘇雜交豬FABP1和FABP2氨基酸序列表現為與人類、牛、山羊的FABP1和FABP2氨基酸序列高度同源,對應的相似性均在80.0%以上,除斑馬魚外,與其他參考物種的相似性也在74.0%以上,由此推測香蘇雜交豬FABP1和FABP2基因序列的保守性較高,不易發生突變,與Ordovas(2009)的研究結果一致。此外,香蘇雜交豬FABP1、FABP2分別有56.5%和52.2%的可能位于細胞質,其二、三級結構主要由β-折疊和無規則卷曲構成。
FABP1和FABP2主要以小分子蛋白的形式存在于細胞內,共同參與細胞內脂肪酸的運輸,但其具體功能有所不同。FABP1是腸細胞中高度豐富的細胞內蛋白,存在于整個腸道,且以十二指腸和空腸的表達水平較高(Agellon et al.,2002)。FABP1有2個FA結合位點,較其他FABPs具有更高的結合力,可直接通過擴散機制將脂肪酸轉移至細胞膜上(Hsu and Storch,1996;Storch et al.,2002)。FABP2主要在小腸和肝臟中表達,與其他FABPs家族成員一樣,僅擁有單一的結合位點,對不飽和脂肪酸具有較高的親和力,通過碰撞機制將脂肪酸轉移至細胞膜上(Hsu and Storch,1996;Storch et al.,2002)。本研究通過實時熒光定量PCR檢測發現,FABP1、FABP2基因在香蘇雜交豬和柯樂豬的各組織中均有不同程度的表達,可能與基因在組織中的特異性有關(Alves-Costa et al.,2008;Liu et al.,2008)。肝臟、小腸和脂肪是甘油三酯和脂肪酸合成代謝的主要部位,能改變肌間脂肪及肌內脂肪的含量(Jensen et al.,1990;Hunter,2001)。無論是香蘇雜交豬還是柯樂豬,FABP1、FABP2基因均以在肝臟、小腸和脂肪中的相對表達量較高,以背最長肌中的相對表達量最低,表明FABP1和FABP2基因可能廣泛參與各組織的表達調控。此外,FABP1和FABP2基因在香蘇雜交豬肝臟和小腸中的相對表達量極顯著高于其在柯樂豬對應組織中的相對表達量,在脂肪中的相對表達量則顯著高于其在柯樂豬脂肪中的相對表達量,故推測這2個基因對香蘇雜交豬的調控作用大于柯樂豬。綜上所述,FABP1和FABP2基因在豬的肝臟、小腸和脂肪中呈特異性表達,可能與脂肪酸的合成代謝有關。該結論為揭示FABP1和FABP2基因對脂肪酸代謝的調控機制提供了基礎理論依據。
4 結論
FABP1和FABP2基因在豬的各組織中均有表達,且以在甘油三酯和脂肪酸合成代謝的相關組織(肝臟、小腸和脂肪)中特異性高表達,可能對脂肪的合成代謝起重要調控作用。
參考文獻:
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收稿日期:2021-12-20
基金項目:貴州省科技計劃項目(黔科合服企〔2018〕4007(002)號);貴州省農業重大產業科學研究攻關項目(黔教合KY字〔2019〕011號)
通訊作者:許厚強(1957-),https://orcid.org/0000-0002-4696-5671,博士,教授,博士生導師,主要從事細胞分子生物學及動物遺傳育種研究工作,E-mail:gzdxxhq@126.com
第一作者:熊訊(1997-),https://orcid.org/ 0000-0001-9653-1153,研究方向為動物遺傳育種與繁殖,E-mail:445182432@qq.com