王燕燕，董 和，徐建峰，高 博，石福岳，張艷麗，容維中,*

(1.甘肅省畜牧獸醫(yī)研究所，甘肅 平?jīng)?744000;2.平?jīng)鍪修r(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全檢測(cè)檢驗(yàn)中心)

隨著日益提高的生活水平和健康生活理念，人們對(duì)畜禽產(chǎn)品的需求量不斷增大的同時(shí)，更加注重畜禽產(chǎn)品的品質(zhì)。如何快速選育出優(yōu)秀的畜禽品種，能夠在保證優(yōu)質(zhì)肉產(chǎn)品的同時(shí)提高畜禽的生長(zhǎng)效率，降低養(yǎng)殖成本，提高生產(chǎn)效益，是育種專(zhuān)家們爭(zhēng)相追求的熱點(diǎn)，也是當(dāng)前育種界選育的主要任務(wù)。脂肪酸轉(zhuǎn)位酶(fatty acid translocase, FAT)是Abumrad等發(fā)現(xiàn)的位于細(xì)胞膜上一分子量約為88 kD的糖蛋白，能夠與磺基- N-琥珀酰亞胺酯油酸(sulfo- N-succinimidyl oleate, SSO)特異性結(jié)合，阻斷大鼠脂肪細(xì)胞對(duì)脂肪酸的吸收，后來(lái)發(fā)現(xiàn)該蛋白同人類(lèi)白細(xì)胞分化抗原(cluster of differentiation36,CD36)相同，于是又稱(chēng)其為FAT/CD36。該蛋白和脂肪酸轉(zhuǎn)運(yùn)有很大的關(guān)系，在血管內(nèi)皮細(xì)胞、脂肪細(xì)胞、骨骼肌細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、味蕾細(xì)胞等的細(xì)胞膜和線(xiàn)粒體外膜中都有分布，其主要作用是介導(dǎo)脂肪酸轉(zhuǎn)運(yùn)，同時(shí)也有研究證實(shí)FAT/CD36與脂肪沉積、胰島素分泌調(diào)節(jié)、動(dòng)脈粥樣硬化、促進(jìn)血小板同膠原的結(jié)合等方面均有關(guān)系，在人和動(dòng)物機(jī)體內(nèi)發(fā)揮著極其重要的生理功能。因此，F(xiàn)AT/CD36基因結(jié)構(gòu)和功能的研究深受?chē)?guó)內(nèi)外各行專(zhuān)家的重視，包括人類(lèi)醫(yī)學(xué)、動(dòng)物遺傳學(xué)及家畜生產(chǎn)等多個(gè)不同領(lǐng)域。

1 脂肪酸轉(zhuǎn)位酶的分子結(jié)構(gòu)

FAT/CD36作為一種單鏈跨膜蛋白，存在于細(xì)胞表面，相對(duì)分子量約為88 kD，屬B族清道夫受體家族，由472個(gè)氨基酸殘基構(gòu)成，肽鏈的氨基(N端)和羧基(C端)末端的10個(gè)氨基酸位于細(xì)胞內(nèi)部，構(gòu)成2個(gè)疏水跨膜區(qū)域，其余部分暴露于細(xì)胞外形成細(xì)胞外環(huán)，呈“發(fā)卡”狀結(jié)構(gòu)，細(xì)胞外環(huán)高度糖基化，其中C端的3個(gè)二硫鍵在配體識(shí)別過(guò)程中有重要作用。人類(lèi)的FAT/CD36基因相對(duì)保守，定位于7號(hào)染色體的q11.2，其基因長(zhǎng)約32 kb，包含15個(gè)外顯子。

2 脂肪酸轉(zhuǎn)位酶的表達(dá)調(diào)控

有報(bào)道指出，將脂肪前體細(xì)胞用外源脂肪酸處理，發(fā)現(xiàn)油酸和亞油酸等長(zhǎng)鏈脂肪酸(long chain fatty acid，LCFA)都能夠使FAT/CD36的mRNA表達(dá)水平提高，而短鏈脂肪酸(short-chain fatty acids，SCFA)對(duì)FAT/CD36的mRNA表達(dá)水平無(wú)影響，這說(shuō)明FAT/CD36對(duì)LCFA具有偏好性。FAT/CD36作為脂肪細(xì)胞分化的重要標(biāo)志，核轉(zhuǎn)錄因子過(guò)氧化物酶體增殖激活受體(peroxisome proliferator- activated receptor, PPAR)對(duì)其表達(dá)水平起調(diào)控作用，PPARα和PPARγ激動(dòng)劑都能提高FAT/CD36的mRNA轉(zhuǎn)錄水平。當(dāng)脂肪細(xì)胞分化時(shí)，F(xiàn)AT/CD36的mRNA表達(dá)水平也隨之上調(diào)，細(xì)胞內(nèi)的甘油三酯沉積同F(xiàn)AT/CD36的上調(diào)有很大的關(guān)系；FAT/CD36的mRNA表達(dá)水平還同人的體脂含量表現(xiàn)出顯著相關(guān)性。研究顯示，敘利亞倉(cāng)鼠的脂肪組織、肌肉和脾臟中，腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)、脂多糖(lipopolysaccharides,LPS)和白細(xì)胞介素-1(interleukin-1,IL-1)都可一定程度的下調(diào)FAT/CD36的mRNA表達(dá)水平。

3 脂肪酸轉(zhuǎn)位酶的功能

3.1 脂肪酸轉(zhuǎn)位酶與脂肪酸轉(zhuǎn)運(yùn)

脂肪酸作為日常飲食中脂肪的重要組成成分，在維持細(xì)胞功能和信號(hào)傳導(dǎo)通路中具有很重要的意義。機(jī)體攝入脂肪酸的方式主要有被動(dòng)擴(kuò)散和蛋白介導(dǎo)。研究發(fā)現(xiàn)只有一小部分SCFA和中鏈脂肪酸(medium-chain fatty acids,MCFA)可直接通過(guò)被動(dòng)運(yùn)輸?shù)姆绞竭M(jìn)入細(xì)胞膜，而超過(guò)90%的LCFA的攝入需要跨膜蛋白的介導(dǎo)。FAT/CD36作為一種調(diào)節(jié)脂肪酸代謝的主要受體蛋白在LCFA跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)中具有重要作用。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，將小鼠的FAT/CD36基因敲除后，骨骼肌和脂肪組織對(duì)LCFA的攝入和利用速率明顯降低。利用FAT/CD36的抑制劑SSO處理心肌細(xì)胞，則心肌細(xì)胞對(duì)脂肪酸的攝取速率降低80%。當(dāng)小鼠骨骼肌中FAT/CD36表達(dá)過(guò)量時(shí)，血漿中甘油三酯和LCFA的濃度明顯降低，肌細(xì)胞對(duì)脂肪酸的攝取速率顯著提高。由此可見(jiàn)FAT/CD36對(duì)長(zhǎng)鏈脂肪酸的轉(zhuǎn)運(yùn)有著極其重要的作用。

3.2 脂肪酸轉(zhuǎn)位酶與脂肪酸氧化

肉毒堿棕櫚酰轉(zhuǎn)移酶1(carnitine palmitoyltransferase 1,CPT1)是存在于線(xiàn)粒體內(nèi)膜的一類(lèi)?；D(zhuǎn)移酶，在轉(zhuǎn)運(yùn)脂肪酸通過(guò)線(xiàn)粒體內(nèi)膜的過(guò)程中發(fā)揮效應(yīng)，長(zhǎng)期以來(lái)一直被認(rèn)為是參與脂肪酸氧化僅有的限速酶。AMPK-ACC信號(hào)通路與脂質(zhì)代謝關(guān)系密切，乙酰輔酶A羧化酶(ACC)可被腺苷酸激活蛋白激酶(AMPK)磷酸化而失活，使體內(nèi)丙二酰輔酶A的合成減少，激活CPT1，促進(jìn)長(zhǎng)鏈酯酰輔酶A由脂質(zhì)到線(xiàn)粒體的氧化，使脂質(zhì)在外周組織的沉積降低，從而增強(qiáng)脂肪酸的氧化作用。然而，有趣的是在后來(lái)的研究中發(fā)現(xiàn)FAT/CD36在脂肪酸氧化過(guò)程中也起著相當(dāng)著重要的作用。Holloway等研究發(fā)現(xiàn)，SSO能夠使離體情況下的線(xiàn)粒體氧化棕櫚酸的能力降低50%～80%，但對(duì)短鏈脂肪酸和丙酮酸鹽的氧化能力卻沒(méi)有影響，推測(cè)SSO對(duì)線(xiàn)粒體的功能并無(wú)影響，而棕櫚酸氧化速度下降是因?yàn)镾SO抑制了線(xiàn)粒體FAT/CD36的活性。隨后，Schenk等在大鼠的腓腸肌中發(fā)現(xiàn)， CPT1與FAT/CD36免疫共沉淀，證實(shí)了FAT/CD36 與CPT1存在互作關(guān)系，協(xié)同調(diào)控LCFA進(jìn)入線(xiàn)粒體進(jìn)行氧化反應(yīng)。進(jìn)一步通過(guò)小鼠體外實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)AT/CD36 的抑制劑SSO處理后，可以抑制CPT1的活性呈下降趨勢(shì)。而CPT1與FAT/CD36相互之間的作用是怎樣的當(dāng)前還不清楚，但可以確定的是，F(xiàn)AT/CD36對(duì)線(xiàn)粒體的有氧氧化過(guò)程有重要的作用。

3.3 脂肪酸轉(zhuǎn)位酶與肌內(nèi)脂肪沉積

在畜牧生產(chǎn)上，F(xiàn)AT/CD36基因?qū)倚笕庥眯誀罹哂兄匾绊?。張松等研究指出，秦川牛FAT/CD36基因?qū)?nèi)脂肪(intramuscular fat,IMF)沉積等肉用性狀有顯著影響，建議可將FAT/CD36基因作為肉牛育種的候選基因。廖紅海通過(guò)對(duì)山羊不同組織研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)AT/CD36基因在山羊脂肪組織中表達(dá)量最高，在背最長(zhǎng)肌、臂三頭肌、股二頭肌中表達(dá)與 IMF含量呈現(xiàn)正相關(guān)。李萬(wàn)貴等〗研究表明，鴨FAT/CD36基因CDS區(qū)單核苷酸多態(tài)性 (SNPs) 同肉質(zhì)性狀存在一定關(guān)聯(lián)，同時(shí)FAT/CD36基因在調(diào)節(jié)肌細(xì)胞形成過(guò)程中充當(dāng)重要的調(diào)節(jié)因子，對(duì)鴨肉品質(zhì)起到?jīng)Q定性作用。束剛等和馮嘉穎等研究表明，F(xiàn)AT/CD36對(duì)雞脂肪調(diào)控不僅有性別特異性和部位差異，而且主動(dòng)免疫FAT/CD36能特異性降低公雞的腹脂沉積水平。魚(yú)的 FAT/CD36在不同日齡、不同部位的表達(dá)存在差異，在腸中表達(dá)量最高，且受持續(xù)高脂攝食而變化，即FAT/CD36 基因可能參與魚(yú)類(lèi)脂質(zhì)營(yíng)養(yǎng)代謝。高糖能通過(guò) PPARγ介導(dǎo)誘導(dǎo)FAT/CD36基因的表達(dá)來(lái)改變脂質(zhì)的內(nèi)流速度，從而改變脂質(zhì)的積蓄。以上研究說(shuō)明，F(xiàn)AT/CD36基因具有物種特異性，在脂肪組織中高表達(dá)也說(shuō)明其與脂肪代謝關(guān)系密切。研究認(rèn)為FAT/CD36基因的表達(dá)主要受肝X受體(liver X receptor, LXR)、PPARγ、孕烷X受體(pregname X receptor, PXR)共同調(diào)控，它們可以相加方式上調(diào)FAT/CD36的表達(dá)。我們推測(cè)，F(xiàn)AT/CD36基因?qū)MF的沉積可能與LXR和PPARγ有關(guān)。LXR可通過(guò)與羥固醇和脂肪酸來(lái)源的化合物配體結(jié)合活化調(diào)控靶基因PPARγ的轉(zhuǎn)錄進(jìn)而調(diào)控脂肪酸代謝。FAT/CD36基因的表達(dá)受PPARγ的調(diào)控，細(xì)胞中過(guò)量表達(dá)的PPARγ能夠提高FAT/CD36基因的表達(dá)，使甘油三酯沉積進(jìn)而導(dǎo)致脂肪沉積。

4 脂肪酸轉(zhuǎn)位酶在動(dòng)物分子育種中的應(yīng)用前景

目前對(duì)FAT/CD36基因的研究主要集中在一些代謝疾病如胰島素抵抗(insulin resistance, IR)、動(dòng)脈粥樣硬化(athero sclerotic cardio vascular disease, ASCVD)、糖尿病、脂肪肝、高血壓、阿爾茨海默氏癥(Alzheimer's disease, AD)以及鼻疾病等方面，在這些方面也取得了一定的進(jìn)展，對(duì)人們治療一些疾病有了很大的幫助。在動(dòng)物方面的研究報(bào)道相對(duì)較少，針對(duì)FAT/CD36基因?qū)η卮ㄅ?、鴨等幾種動(dòng)物肉質(zhì)以及脂肪沉積的影響，說(shuō)明FAT/CD36基因在動(dòng)物脂肪沉積中發(fā)揮重要作用。我們根據(jù)FAT/CD36 mRNA在不同物種不同性別不同部位不同時(shí)間的不同表達(dá)模式這個(gè)特點(diǎn)，在生產(chǎn)實(shí)踐中可通過(guò)對(duì)FAT/CD36 mRNA的表達(dá)調(diào)控來(lái)控制動(dòng)物的體脂分配。由FAT/CD36 基因在秦川牛和鴨的多態(tài)性研究分析可知，F(xiàn)AT/CD36 基因的不同多態(tài)位點(diǎn)與肉用性狀密切相關(guān)，單個(gè)多態(tài)位點(diǎn)的不同基因型以及多態(tài)位點(diǎn)的組合基因型之間的肌內(nèi)脂肪含量顯著不同。根據(jù)此特點(diǎn)，在今后的育種工作中，可根據(jù)人們的需求，通過(guò)人工選擇，降低劣質(zhì)基因，保留優(yōu)勢(shì)基因以改善畜禽品種和肉的品質(zhì)。因此，我們可將FAT/CD36基因作為IMF沉積以及動(dòng)物分子育種的候選基因，將其應(yīng)用在動(dòng)物分子育種和畜禽生產(chǎn)上。但是目前對(duì)FAT/CD36介導(dǎo)的肌內(nèi)脂肪沉積及其對(duì)脂肪的調(diào)控機(jī)制還不明確，需要我們不斷的進(jìn)行研究探索，以期日后在動(dòng)物生產(chǎn)和其他方面有所幫助。