張麗,農(nóng)偉倫,盧建雄,張國(guó)華,劉麗霞
(西北民族大學(xué)生命科學(xué)與工程學(xué)院,蘭州 730124)
八眉豬是我國(guó)優(yōu)質(zhì)的地方良種豬,主產(chǎn)區(qū)分布在青?;ブ?、甘肅隴東、寧夏固原和陜西徑河流域等地區(qū),具有適應(yīng)性好、抗逆性強(qiáng)、繁殖力高、耐寒、耐粗飼、肉味香美等特點(diǎn),具有遺傳性能穩(wěn)定、近交不易衰退等特征[1],是發(fā)展我國(guó)西北地區(qū)養(yǎng)豬業(yè)的重要品種資源,在未來的新品種(系)選育中仍然是不可或缺的種質(zhì)資源。脂肪酸結(jié)合蛋白(fatty acidbinding protein,FABPs)屬于細(xì)胞內(nèi)脂肪結(jié)合蛋白超家族成員,是一類主要存在于哺乳動(dòng)物細(xì)胞質(zhì)中的小分子的可溶性蛋白質(zhì)。由于長(zhǎng)鏈脂肪酸能夠與FABPs空間結(jié)構(gòu)上具有高親和力的結(jié)合位點(diǎn)以非共價(jià)鍵的形式特異性結(jié)合,將脂肪酸轉(zhuǎn)運(yùn)到線粒體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)及細(xì)胞核,從而有效地促進(jìn)酯化反應(yīng),合成三酰甘油,參與脂類代謝等[2]。至今已分離鑒定出12種不同結(jié)構(gòu)類型的脂肪酸結(jié)合蛋白[3],其中肝臟型脂肪酸結(jié)合蛋白基因(FABP1,又稱L-FABP)、腸型脂肪酸結(jié)合蛋白基因(FABP2,又稱I-FABP)、心臟型脂肪酸結(jié)合蛋白基因(FABP3,又稱H-FABP)、脂肪細(xì)胞型脂肪酸結(jié)合蛋白基因(FABP4,又稱AFABP)是該家族中最主要的4種蛋白基因[4]。單核苷酸多態(tài)性(single nucleotide polymorphisms,SNPs)是染色體基因組中單個(gè)核苷酸堿基以轉(zhuǎn)換和顛換形式突變引起的DNA序列的變化,是基因組水平上最常見的一種遺傳變異類型[5]。部分位于基因內(nèi)部編碼區(qū)的SNPs可能引起蛋白質(zhì)編碼氨基酸序列的改變,這種變異會(huì)影響基因組DNA各組成元件的功能、轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的mRNA水平及蛋白質(zhì)的表達(dá),進(jìn)一步會(huì)導(dǎo)致生物體性狀或功能的改變。
脂肪酸結(jié)合蛋白基因是影響肌內(nèi)脂肪(intramuscular fat,IMF)含量的重要基因,脂肪酸結(jié)合蛋白基因多態(tài)性可以通過調(diào)控脂肪代謝來改善畜產(chǎn)品品質(zhì),提高飼料利用率,降低環(huán)境污染。陳桂蓮[6]研究發(fā)現(xiàn),丹育黑豬、遼寧黑豬、冀合白A系、冀合白B系、長(zhǎng)白豬、大白豬和杜洛克豬FABP1基因均存在相同的7個(gè)SNPs位點(diǎn),并且每個(gè)位點(diǎn)各品種的基因型分布及其頻率都有差異,其中TTAACC基因型的IMF最高;劉智[7]研究顯示,杜長(zhǎng)大商品豬FABP2基因啟動(dòng)子區(qū)存在5個(gè)完全連鎖的SNPs位點(diǎn),主要有CGTTA和TACCG 2種單倍型,對(duì)啟動(dòng)子活性分析表明,CGTTA單倍型熒光活性顯著高于TACCG單倍型(P<0.01),但CGTTA純合基因型肌內(nèi)脂肪含量顯著低于TACCG純合基因型(P<0.01);周春寶等[8]研究表明,蘇姜豬FABP3基因5′UTR區(qū)和第2內(nèi)含子多態(tài)性對(duì)其肉質(zhì)性狀有顯著影響;朱愛文等[9]研究發(fā)現(xiàn),F(xiàn)ABP4基因第1內(nèi)含子遺傳多態(tài)性對(duì)豬肌內(nèi)脂肪含量和大理石花紋影響顯著。由此推斷,F(xiàn)ABPs主要家族基因可能是影響豬IMF的主效基因或是與主效基因緊密連鎖的標(biāo)記基因。
鑒于此,本研究選用青海八眉豬為研究對(duì)象,利用DNA池與直接測(cè)序技術(shù)對(duì)八眉豬脂肪酸結(jié)合蛋白主要家族基因FABP1、FABP2、FABP3、FABP4的外顯子序列進(jìn)行SNPs檢測(cè),并進(jìn)行生物信息學(xué)分析,為研究其基因?qū)χ境练e的影響奠定基礎(chǔ),同時(shí)為八眉豬的選種與保種工作提供理論依據(jù)和參考。
八眉豬耳組織樣采自青海省互助縣八眉豬保種場(chǎng)。選擇222頭哺乳期仔豬為采樣對(duì)象,于仔豬出生1周后采集耳組織,采樣前對(duì)每頭仔豬耳朵用75%乙醇消毒,剪取耳組織約4 g,置于裝有75%乙醇的離心管中,低溫環(huán)境下帶回實(shí)驗(yàn)室,于-40℃冰箱中保存,備用。采用傳統(tǒng)苯酚-氯仿抽提法提取八眉豬耳組織總DNA,經(jīng)1%瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè)DNA提取效果,用紫外分光光度計(jì)檢驗(yàn)每個(gè)樣品DNA質(zhì)量濃度,加蒸餾水調(diào)整樣品DNA質(zhì)量濃度至100 ng/μL,每45個(gè)DNA構(gòu)建1個(gè)總DNA池。
從NCBI(https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/)數(shù)據(jù)庫(kù)中獲得豬FABP1、FABP2、FABP3、FABP4基因DNA序列(GenBank登錄號(hào)分別為DQ182323、EU189034、HM591296、EF061481),利用 Primer-BLAST針對(duì)每個(gè)基因的4個(gè)外顯子分別設(shè)計(jì)1對(duì)特異性引物,共16對(duì),引物信息見表1。
表1 八眉豬FABPs主要家族基因引物信息Table 1 Informations for primers of FABPs genes in Bamei pig
聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(polymerase chain reaction,PCR)擴(kuò)增分別得到八眉豬FABP1、FABP2、FABP3、FABP4基因的4個(gè)外顯子序列。PCR反應(yīng)體系為20μL:2×TaqPCR Master Mix 10 μL,上、下游引物各1μL,基因組DNA2μL,雙蒸水6μL。PCR擴(kuò)增步驟:95 ℃預(yù)變性4 min;95 ℃變性30 s;退火30 s,各引物退火溫度參見表1;72℃延伸30 s;35個(gè)循環(huán)后72℃延伸10 min,4℃保存。擴(kuò)增的PCR產(chǎn)物經(jīng)l%瓊脂糖凝膠電泳進(jìn)行檢測(cè),通過凝膠成像儀拍照并記錄結(jié)果。檢驗(yàn)良好的PCR產(chǎn)物經(jīng)瓊脂糖凝膠回收試劑盒純化回收后直接送至蘇州金唯智生物有限公司進(jìn)行正反雙向測(cè)序,測(cè)序結(jié)果用Lasergene 7.0軟件比對(duì)、矯正,最終獲得八眉豬FABPs主要家族基因序列,結(jié)合BLAST分析確定SNPs位點(diǎn)。
利用BioEdit軟件查看測(cè)序結(jié)果,并運(yùn)用MWSnap軟件對(duì)各SNPs等位基因峰高進(jìn)行測(cè)量,依據(jù)公式對(duì)各等位基因的頻率進(jìn)行估算[10]。其中,fi表示某SNPs位點(diǎn)某個(gè)等位基因頻率,l1和l2分別表示測(cè)序圖上該SNPs位點(diǎn)2個(gè)等位基因的峰高度。
對(duì)八眉豬FABPs主要家族基因編碼區(qū)生物信息學(xué)分析按照文獻(xiàn)[11-12]介紹的在線軟件進(jìn)行。
八眉豬耳組織DNA經(jīng)瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè),條帶明亮整齊。經(jīng)紫外分光光度計(jì)檢測(cè),D260/D280比值在1.6~1.8范圍內(nèi),表明八眉豬耳組織總DNA提取效果較好,可用于PCR擴(kuò)增。分別取5μLFABP1、FABP2、FABP3、FABP4基因4個(gè)外顯子的PCR擴(kuò)增產(chǎn)物經(jīng)1%瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè),擴(kuò)增片段與目的片段大小吻合,條帶清晰、無雜帶,表明擴(kuò)增引物特異性較好。
對(duì)八眉豬FABPs基因測(cè)序結(jié)果進(jìn)行比對(duì),共篩查出15個(gè)SNPs位點(diǎn)(圖1),其中FABP1基因存在7個(gè)SNPs位點(diǎn):以第1外顯子為基準(zhǔn),在第1外顯子57 bp處發(fā)生A→G突變,在第2外顯子2 006 bp處發(fā)生T→C突變,在第2外顯子2 011 bp處發(fā)生A→C突變,在第2外顯子2 033 bp處發(fā)生C→A突變,在第3外顯子3 751 bp處發(fā)生G→A突變,在第3內(nèi)含子3 943 bp、4 303 bp處分別發(fā)生T→A、T→C突變,分別將其命名為A57G-Exon1-FABP1、T2006CExon2-FABP1、A2011C-Exon2-FABP1、C2033A-Exon2-FABP1、G3751A-Exon3-FABP1、T3943A-Intron3-FABP1、T4303C-Intron3-FABP1。其中 C2033A-Exon2-FABP1、G3751A-Exon3-FABP1為錯(cuò)義突變,分別導(dǎo)致氨基酸由原來的亮氨酸(Leu)、甘氨酸(Gly)被替換為甲硫氨酸(Met)和絲氨酸(Ser),分別命名為L(zhǎng)74M、G87S。FABP2基因5′側(cè)翼區(qū)-207 bp處發(fā)生A→T突變,將其命名為A-207T-5′UTR-FABP2。FABP3基因5′側(cè)翼區(qū)-332 bp處發(fā)生G→A突變,第1內(nèi)含子807 bp處發(fā)生C→T突變,第3外顯子3 073 bp處發(fā)生C→T突變 ,分別命名為 G-332C-5′UTR-FABP3、C807TIntron1-FABP3、C3073T-Exon3-FABP3。FABP4基因第1內(nèi)含子109 bp處發(fā)生G→C突變;3′側(cè)翼區(qū)4 474bp處發(fā)生A→G突變,4 487 bp處發(fā)生T→A突變,4 536 bp處發(fā)生C→T突變,分別命名為G109C-Intron1-FABP4、A4474G-3′UTR-FABP4、T4487A-3′UTR-FABP4、C4536T-3′UTR-FABP4。
圖1 八眉豬FABPs主要家族基因的擴(kuò)增測(cè)序及BLAST分析結(jié)果Fig.1 Results of sequencing of the main family genes for FABPs and BLAST analysis in Bamei pig
利用MWSnap軟件標(biāo)尺分別測(cè)量FABP1、FABP2、FABP3、FABP4基因的各SNPs等位基因峰高,根據(jù)公式估算SNPs等位基因頻率。從表2中可以看出,除了G3751A-Exon3-FABP1位點(diǎn)突變前后等位基因頻率差異較小外,其余SNPs的等位基因頻率在突變前后均有明顯差異。
表2 八眉豬FABPs主要家族基因的SNPs位點(diǎn)突變類型及等位基因頻率估算Table 2 SNPs locus mutation types and estimation of allele frequency of FABPs gene in Bamei pig
對(duì)引起錯(cuò)義突變的C2033A-Exon2-FABP1、G3751A-Exon3-FABP1位點(diǎn)進(jìn)行mRNA二級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè),結(jié)果顯示,SNPs位點(diǎn)突變前后引起mRNA二級(jí)結(jié)構(gòu)改變,mRNA二級(jí)結(jié)構(gòu)自由能也發(fā)生變化(圖2)。其中:C2033A-Exon2-FABP1位點(diǎn)突變前后的自由能由-451.45 kJ/mol變?yōu)椋?49.78 kJ/mol;G3751AExon3-FABP1位點(diǎn)突變前后的自由能由-451.45 kJ/mol變?yōu)椋?40.16 kJ/mol。
圖2 mRNA二級(jí)結(jié)構(gòu)變化結(jié)果Fig.2 Results of secondary structure change of mRNA
分別對(duì)八眉豬FABP1基因突變位點(diǎn)C2033AExon2-FABP1、G3751A-Exon3-FABP1進(jìn)行蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)分析,結(jié)果表明:C2033A-Exon2-FABP1位點(diǎn)突變前后的α-螺旋和無規(guī)則卷曲均有所改變;G3751A-Exon3-FABP1位點(diǎn)突變前后的α-螺旋、β-轉(zhuǎn)角、無規(guī)則卷曲和擴(kuò)展鏈均無變化(表3)。
為了解蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)及其相關(guān)功能,本研究對(duì)C2033A-Exon2-FABP1、G3751A-Exon3-FABP1位點(diǎn)突變前后蛋白質(zhì)三級(jí)結(jié)構(gòu)進(jìn)行預(yù)測(cè)分析,結(jié)果表明,C2033A-Exon2-FABP1位點(diǎn)堿基由C→A、對(duì)應(yīng)氨基酸由亮氨酸(Leu)→甲硫氨酸(Met)時(shí),G3751AExon3-FABP1位點(diǎn)堿基由G→A、對(duì)應(yīng)氨基酸由甘氨酸(Gly)→絲氨酸(Ser)時(shí),其蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)突變前后均沒有改變(圖3)。
肌內(nèi)脂肪含量是影響豬肉品質(zhì)的主要指標(biāo),其與肉質(zhì)嫩度、系水力、多汁性及風(fēng)味有很強(qiáng)的相關(guān)性。優(yōu)質(zhì)豬肉的IMF是2%~3%,若IMF低于2%時(shí),肉的品質(zhì)和口感均較差[13]。蘇玉虹等[14]研究證實(shí),適當(dāng)提高IMF會(huì)持續(xù)有效地改善豬肉品質(zhì),因而提高豬肉IMF也是近年來畜禽肉質(zhì)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。HOVENIER等[15]研究發(fā)現(xiàn),豬的IMF具有較高的遺傳力(0.6),且IMF與背膘厚的遺傳之間是中等偏低的不利相關(guān)(0.3),因此對(duì)豬IMF的遺傳改良是切實(shí)可行的。但是活體測(cè)定IMF存在一定難度,故可利用DNA標(biāo)記輔助選擇(marker assisted selection,MAS)來尋找控制IMF的基因并對(duì)其進(jìn)行遺傳選育,以提高IMF含量,從而改善豬肉品質(zhì)。JANSS等[16]的主基因效應(yīng)分析表明,豬上存在1個(gè)與IMF沉積有關(guān)的主效基因,但有關(guān)這一主效基因的位置和作用方式卻不清楚。因此,尋找與IMF沉積有關(guān)的主效基因?qū)⒊蔀榧倚笥N工作者新的研究熱點(diǎn)。脂肪酸結(jié)合蛋白家族基因(FABPs)是調(diào)控動(dòng)物脂肪代謝的重要基因,該基因的多態(tài)性篩選也成為分子改良家畜肉質(zhì)性狀的研究熱點(diǎn),尤其是FABP3和FABP4基因作為影響IMF的候選基因而被廣泛研究,其表達(dá)量與IMF呈正相關(guān)[17]。FABPs家族所有成員都具有管理脂肪酸吸收和細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)的最基本功能,由于長(zhǎng)鏈脂肪酸能夠與FABPs空間結(jié)構(gòu)上具有高親和力的結(jié)合位點(diǎn)以非共價(jià)鍵的形式緊密結(jié)合在一起,所以能夠?qū)⑵滢D(zhuǎn)運(yùn)到線粒體發(fā)揮氧化功能,轉(zhuǎn)運(yùn)到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成三酰甘油,轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞核參與核受體基因介導(dǎo)的調(diào)控作用[18]。FABPs家族基因是影響肌內(nèi)脂肪含量的重要候選基因,深入研究該家族基因的蛋白結(jié)構(gòu)與功能,可為八眉豬肌內(nèi)脂肪沉積的分子機(jī)制研究提供理論基礎(chǔ)。將該基因的優(yōu)勢(shì)基因型作為后代品種選育的參考依據(jù),可提高八眉豬生產(chǎn)性能,改善肉質(zhì),并能更好地滿足消費(fèi)者的要求。
表3 蛋白質(zhì)突變前后二級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)分析Table 3 Analysis of prediction of secondary protein structure with different mutations
圖3 蛋白質(zhì)三級(jí)結(jié)構(gòu)變化結(jié)果Fig.3 Results of tertiary structure change of protein
單核苷酸多態(tài)性(SNPs)位點(diǎn)具有高度多態(tài)性和高遺傳穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn),可最大限度地代表不同個(gè)體之間的遺傳差異,在哺乳動(dòng)物基因中平均每300~1 000 bp就有1個(gè)SNPs[19]位點(diǎn)。單核苷酸多態(tài)性分為2種形式:一種是遍布于基因組的大量單堿基變異,另一種是基因編碼區(qū)的功能性突變。后者又稱為錯(cuò)義突變,可引起表達(dá)蛋白的多態(tài)性變異,有時(shí)也會(huì)影響它們的功能特性。一旦單核苷酸多態(tài)性達(dá)到DNA分子多態(tài)性的極限,便可以提供大量的信息進(jìn)行基因連鎖不平衡分析,獲得群體的遺傳多樣性、起源、遷移及遺傳漂變等信息,從而厘清群體的進(jìn)化過程。為了尋找更多的基因多態(tài)性,豐富遺傳標(biāo)記,本研究利用DNA池和直接測(cè)序法對(duì)青海八眉豬FABP1、FABP2、FABP3、FABP4基因進(jìn)行SNPs檢測(cè),共篩查出15個(gè)SNPs位點(diǎn),其中T3943AIntron3-FABP1、T4303C-Intron3-FABP1、C807T-Intron1-FABP3、G109C-Intron1-FABP4分別在FABP1、FABP3和FABP4基因內(nèi)含子。T3943A-Intron3-FABP1突變?cè)诹浩G[20]的研究中也被檢測(cè)到,且該位點(diǎn)形成的3種基因型對(duì)IMF影響不顯著(P>0.05),與眼肌面積和背膘厚顯著相關(guān)(P<0.05)。其他3個(gè)突變僅在被檢測(cè)的八眉豬種中發(fā)現(xiàn),是否在其他地方的豬種和國(guó)外豬種中也存在,還需要進(jìn)一步試驗(yàn)探尋。雖然內(nèi)含子沒有編碼功能,但近年來不斷有研究證實(shí)內(nèi)含子可以調(diào)節(jié)基因mRNA的加工、出核和翻譯;在某些基因的內(nèi)含子中發(fā)現(xiàn)了增強(qiáng)基因表達(dá)元件,可見基因內(nèi)含子可能調(diào)控基因表達(dá),內(nèi)含子的某些堿基突變可能與遺傳性狀有關(guān)。研究者陸續(xù)對(duì)中國(guó)地方畜禽品種進(jìn)行了FABPs基因多態(tài)性與肉質(zhì)性狀的相關(guān)分析。劉利剛等[21]利用聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)-單鏈構(gòu)象多態(tài)性(polymerase chain reaction-singlestrand conformation polymorphism,PCR-SSCP)方法發(fā)現(xiàn),松遼黑豬FABP1基因第1內(nèi)含子C276A的錯(cuò)義突變形成AA、BB、AB 3種基因型,其中AA、AB基因型的IMF極顯著高于BB基因型,AA型大理石紋顯著明顯于AB、BB型,BB型滴水損失率顯著高于AA、AB型。徐松松等[22]研究發(fā)現(xiàn),東北農(nóng)業(yè)大學(xué)F2雞資源群體FABP2基因第1、2內(nèi)含子內(nèi)存在A601T、C1018T和G3267A 3個(gè)SNPs位點(diǎn),它們與雞的生長(zhǎng)和屠體性狀顯著相關(guān),影響雞體質(zhì)量和骨骼性狀的數(shù)量性狀基因座(quantitative trait locus,QTL)可能位于這3個(gè)SNPs位點(diǎn)構(gòu)建的單倍型區(qū)域內(nèi)。GERBENS等[23]首先發(fā)現(xiàn),杜洛克豬FABP3基因在5′調(diào)控區(qū)和第2內(nèi)含子上存在3個(gè)遺傳變異位點(diǎn),且純合單倍體aa-dd-HH與高IMF有關(guān),MspⅠ和HaeⅢ位點(diǎn)對(duì)背膘厚也有極明顯的作用。朱淑斌等[24]研究表明,姜曲海豬FABP4基因第1內(nèi)含子區(qū)域存在BsmⅠ酶切多態(tài)性,形成的基因型對(duì)姜曲海豬豬肉的大理石紋和肌內(nèi)脂肪含量均有顯著影響(P<0.05),AA、AB型大理石紋均顯著明顯于BB型(P<0.05),AA型肌內(nèi)脂肪含量顯著高于AB、BB型(P<0.05),這與張金耀等[25]對(duì)莆田黑豬的研究結(jié)果一致。
八眉豬FABPs基因非翻譯區(qū)存在A-207T-5′UTRFABP2、G-332C-5′UTR-FABP3、A4474G-3′UTR-FABP4、T4487A-3′UTR-FABP4、C4536T-3′UTR-FABP4,此5個(gè)SNPs突變位點(diǎn)未見盤道興等[12]在江口蘿卜豬上報(bào)道。在真核生物中,雖然5′和3′調(diào)控區(qū)在長(zhǎng)度上有差異,但5′調(diào)控區(qū)的長(zhǎng)度在演化過程中比3′調(diào)控區(qū)顯得更保守[26]。5′調(diào)控區(qū)包含基因的轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)、啟動(dòng)子序列及多種轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子的結(jié)合位點(diǎn),其DNA序列多樣性顯著影響基因表達(dá)水平和表達(dá)產(chǎn)物的多樣性,其變異可能對(duì)基因的啟動(dòng)子活性和表達(dá)強(qiáng)度等都產(chǎn)生影響,從而影響其下游調(diào)控基因的表達(dá)水平,進(jìn)而發(fā)揮對(duì)生長(zhǎng)發(fā)育的調(diào)控作用[27]。真核生物mRNA的3′調(diào)控區(qū)不僅能調(diào)控mRNA的穩(wěn)定性、控制mRNA的亞細(xì)胞定位,而且還能指導(dǎo)特定氨基酸的編碼過程[28]。一些真核生物mRNA的3′調(diào)控區(qū)的堿基突變既可以引發(fā)疾病,又可以抑制腫瘤的生長(zhǎng)。大量報(bào)道證實(shí),F(xiàn)ABP1和FABP2基因多態(tài)性與脂類代謝相關(guān)[29-30],關(guān)于FABP1和FABP2基因的研究主要集中在人類脂質(zhì)代謝病上,而與畜禽肉質(zhì)性狀的關(guān)聯(lián)研究極少,初麗麗等[31]利用聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)-限制性片段長(zhǎng)度多態(tài)性(polymerase chain reaction-restriction fragment length polymorphism,PCR-RLFP)技術(shù)研究發(fā)現(xiàn),雞FABP2基因5′側(cè)翼區(qū)的G-822A突變位點(diǎn)AA基因型個(gè)體的5~7周齡體質(zhì)量和屠體質(zhì)量顯著高于AG、GG基因型個(gè)體(P<0.05),并首次推測(cè)FABP2基因可能是影響雞體質(zhì)量的主效基因或與影響該性狀的主效基因緊密連鎖。針對(duì)FABPs基因?qū)Ω鞯胤截i種IMF的影響,張?jiān)降萚32]利用DNA池和PCR-RFLP技術(shù)對(duì)安徽地方豬FABP3基因檢測(cè)發(fā)現(xiàn),5′調(diào)控區(qū)存在1個(gè)SNPs位點(diǎn),它與肉質(zhì)性狀的粗蛋白質(zhì)、總脂肪、游離脂肪和16種氨基酸含量表型值間均未達(dá)顯著相關(guān)水平(P>0.05),第2外顯子存在1處SNPs位點(diǎn),僅與谷氨酸含量顯著關(guān)聯(lián)(P<0.05)。高妍等[33]研究認(rèn)為,F(xiàn)ABP4基因5′調(diào)控區(qū)多態(tài)性對(duì)松遼黑豬和軍牧1號(hào)白豬肉質(zhì)性狀有較大影響,并指出B等位基因是影響松遼黑豬和軍牧1號(hào)白豬IMF和大理石紋的優(yōu)勢(shì)等位基因,提高該等位基因在5′調(diào)控區(qū)的含量,可能會(huì)提高松遼黑豬和軍牧1號(hào)白豬的大理石紋和IMF含量。這些差異可能是不同豬種具有不同肉質(zhì)的主要原因之一。
外顯子區(qū)的A57G-Exon1-FABP1、T2006C-Exon2-FABP1、A2011C-Exon2-FABP1、C3073T-Exon3-FABP3多態(tài)位點(diǎn)為同義突變,均未能引起對(duì)應(yīng)氨基酸的改變;在FABP1基因外顯子上的C2033A-Exon2-FABP1和G3751A-Exon3-FABP1多態(tài)位點(diǎn)經(jīng)序列比對(duì)后發(fā)現(xiàn)是錯(cuò)義突變,分別導(dǎo)致氨基酸由原來的亮氨酸(Leu)、甘氨酸(Gly)替換為甲硫氨酸(Met)和絲氨酸(Ser)。八眉豬FABP1基因外顯子2上的T2006CExon2-FABP1、A2011C-Exon2-FABP1、C2033A-Exon2-FABP1突變與盤道興等[12]、陳桂蓮[6]的報(bào)道一致,區(qū)別在于盤道興等[12]認(rèn)為C2033A-Exon2-FABP1錯(cuò)義突變將氨基酸由谷氨酸(Glu)替換為丙氨酸(Ala)。另外,陳桂蓮[6]在遼寧黑豬、丹育黑豬等群體中還發(fā)現(xiàn)存在C1755T、T1870C、A1875C、C1897A 4個(gè)SNPs位點(diǎn),其中C1755T突變形成的CC基因型的IMF顯著高于CT、TT基因型;T1870C、A1875C 和 C1897A3個(gè)位點(diǎn)表現(xiàn)出連鎖關(guān)系,基因型之間IMF差異不顯著(P>0.05),有3個(gè)位點(diǎn)存在的TT-AA-CC基因型IMF值較高。八眉豬FABP2和FABP4基因4個(gè)外顯子區(qū)域均未檢測(cè)出多態(tài)性,這與于小燕[34]在松遼黑豬FABP4基因外顯子區(qū)未發(fā)現(xiàn)多態(tài)位點(diǎn)的結(jié)果一致。而盤道興等[12]研究表明,江口蘿卜豬FABP2基因外顯子2存在1個(gè)A65T-Exon2-FABP2的錯(cuò)義突變,氨基酸由賴氨酸(Lys)替換為甲硫氨酸(Met),外顯子4無多態(tài)位點(diǎn);張?jiān)降萚32]在圩豬和皖南花豬等群體中也檢測(cè)到與江口蘿卜豬相同的錯(cuò)義突變位點(diǎn),氨基酸由異亮氨酸替換為蘇氨酸,氨基酸序列變化存在明顯差異。八眉豬FABP3基因外顯子3上存在1個(gè)C3073T-Exon3-FABP3的同義突變,外顯子4上無多態(tài)位點(diǎn),而江口蘿卜豬群體中存在1個(gè)G40AExon4-FABP3的錯(cuò)義突變,氨基酸由谷氨酸(Glu)替換為賴氨酸(Lys)。FABP1作為影響IMF的候選基因,C2033A-Exon2-FABP1和 G3751A-Exon3-FABP1錯(cuò)義突變對(duì)八眉豬肌內(nèi)脂肪含量或肉質(zhì)性狀影響的研究,國(guó)內(nèi)尚未見報(bào)道。相關(guān)研究報(bào)道有,JIANG等[35]研究了豬FABP1基因外顯子2內(nèi)的C1745T多態(tài)位點(diǎn),結(jié)果表明等位基因C具有提高肌內(nèi)脂肪含量的遺傳效應(yīng)。廖秀冬等[36]利用直接測(cè)序法和PCRRFLP技術(shù)發(fā)現(xiàn),北京鴨FABP2基因存在4個(gè)SNPs位點(diǎn),其中第3外顯子T92C的錯(cuò)義突變與北京鴨的部分體尺和屠體性狀顯著相關(guān),可作為北京鴨體尺和屠體性狀標(biāo)記輔助選擇的分子標(biāo)記。針對(duì)豬FABP3和FABP4基因多態(tài)性多采用PCR-RFLP方法,關(guān)于其與肌內(nèi)脂肪含量的相關(guān)研究?jī)H集中在5′UTR和內(nèi)含子1區(qū)域內(nèi)。表現(xiàn)出品種間的差異性,可能是環(huán)境、遺傳、營(yíng)養(yǎng)和飼養(yǎng)管理的不同,這需要進(jìn)一步設(shè)計(jì)周密的試驗(yàn),繼續(xù)分析影響該性狀的因素。今后,需繼續(xù)研究FABPs基因的不同區(qū)域,尋找更多的多態(tài)位點(diǎn),并擴(kuò)大群體規(guī)模,聯(lián)合更多相關(guān)的侯選基因或DNA標(biāo)記來進(jìn)行分析,尋求與IMF沉積緊密連鎖的遺傳標(biāo)記,以便在動(dòng)物育種實(shí)踐的標(biāo)記輔助選擇(MAS)中發(fā)揮遺傳改良作用。
對(duì)引起錯(cuò)義突變的C2033A-Exon2-FABP1和G3751A-Exon3-FABP12個(gè)多態(tài)位點(diǎn)分別進(jìn)行突變前后的生物信息學(xué)分析表明,G3751A-Exon3-FABP1位點(diǎn)等位基因頻率在突變前后變化最小,C2033AExon2-FABP1位點(diǎn)等位基因頻率在突變前后有明顯差異;mRNA二級(jí)結(jié)構(gòu)分析結(jié)果顯示,突變前后mRNA二級(jí)結(jié)構(gòu)發(fā)生改變,導(dǎo)致其自由能發(fā)生改變,與江口蘿卜豬的一致。mRNA二級(jí)結(jié)構(gòu)和自由能的改變均會(huì)影響其結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,進(jìn)而可能會(huì)影響后續(xù)蛋白質(zhì)翻譯過程及其相關(guān)功能的表達(dá)。蛋白質(zhì)二、三級(jí)結(jié)構(gòu)分析結(jié)果表明:C2033A-Exon2-FABP1位點(diǎn)突變前后二級(jí)結(jié)構(gòu)的α-螺旋(21.26%→20.47%)和無規(guī)則卷曲(24.41%→25.20%)所占比例有較小改變;其余蛋白質(zhì)二、三級(jí)結(jié)構(gòu)突變前后均沒有改變。盤道興等[12]研究認(rèn)為,C2033A-Exon2-FABP1位點(diǎn)突變前后的α-螺旋、β-轉(zhuǎn)角和擴(kuò)展鏈有所改變,而無規(guī)則卷曲不變。以上研究結(jié)果表明,八眉豬FABPs主要家族基因SNPs位點(diǎn)可能通過影響編碼氨基酸序列,從而影響相關(guān)蛋白質(zhì)的二、三級(jí)結(jié)構(gòu),進(jìn)而影響蛋白質(zhì)對(duì)應(yīng)的相關(guān)調(diào)控功能。
肌內(nèi)脂肪含量的提高能夠更好地改善豬肉的感觀品質(zhì)和食用品質(zhì),因此,提高肌內(nèi)脂肪含量已成為現(xiàn)代畜牧業(yè),尤其是家畜遺傳育種領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。在此基礎(chǔ)上,探究脂肪酸結(jié)合蛋白主要家族基因單核苷酸多態(tài)位點(diǎn)與八眉豬肌內(nèi)脂肪含量是否相關(guān),并研究其相應(yīng)的分子機(jī)制具有重大意義,為闡明FABPs主要家族基因FABP1、FABP2、FABP3、FABP4在八眉豬體內(nèi)脂肪沉積代謝過程中的調(diào)控機(jī)制奠定分子理論基礎(chǔ)。
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浙江大學(xué)學(xué)報(bào)(農(nóng)業(yè)與生命科學(xué)版)2019年1期