呂 琦，劉沛昊，李望嬌，馬炳潔，馬鵬飛，李金泉,3，蘇 蕊,3*

（1.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)學(xué)院，內(nèi)蒙古呼和浩特 010018；2.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部肉羊遺傳育種重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，內(nèi)蒙古呼和浩特 010018；3.動(dòng)物遺傳育種與繁殖自治區(qū)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，內(nèi)蒙古呼和浩特 010018）

山羊作為較早被馴化的反芻動(dòng)物，是一類主要的節(jié)糧型畜種。我國山羊遺傳資源非常豐富，擁有超過50個(gè)優(yōu)良地方山羊品種，其養(yǎng)殖歷史悠久、飼養(yǎng)數(shù)量大，可為人們提供羊絨、肉、奶、毛等畜產(chǎn)品。然而，由于遺傳分子機(jī)制復(fù)雜且多變，目前對(duì)山羊絨毛、繁殖等經(jīng)濟(jì)性狀的基礎(chǔ)研究不深入，對(duì)具有優(yōu)良性狀的山羊品種選育工作進(jìn)展緩慢。

轉(zhuǎn)錄因子（Transcription Factors，TFs）是一類參與基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控的重要蛋白質(zhì)，可以識(shí)別并結(jié)合基因啟動(dòng)子區(qū)域的特定DNA 序列，形成一個(gè)調(diào)控基因表達(dá)的復(fù)雜系統(tǒng)，是多種信號(hào)通路的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子。家畜經(jīng)濟(jì)性狀的形成受關(guān)鍵功能基因影響，研究轉(zhuǎn)錄因子調(diào)控功能基因的分子機(jī)制是解析家畜經(jīng)濟(jì)性狀的一種重要方式，如轉(zhuǎn)錄因子ZGPAT（Zinc Finger CCCH-type and G-patch Domain Containing）參與牦牛蛋白質(zhì)合成、加工以及分泌等過程的調(diào)控，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)蛋白質(zhì)表達(dá)、乳產(chǎn)量的調(diào)控。轉(zhuǎn)錄因子ZBED6（Zinc Finger BEDtype Containing 6）在哺乳動(dòng)物中高度保守，在豬肝中敲除會(huì)影響胰島素樣生長因子2（Insulin-like Growth Factor 2，）表達(dá)，進(jìn)而調(diào)控肝臟脂質(zhì)代謝。為全面理解轉(zhuǎn)錄因子對(duì)山羊基因表達(dá)的精準(zhǔn)調(diào)控作用，本文就山羊轉(zhuǎn)錄因子在重要經(jīng)濟(jì)性狀中的研究進(jìn)展進(jìn)行系統(tǒng)概述。

1 山羊轉(zhuǎn)錄因子研究概況

轉(zhuǎn)錄因子是哺乳動(dòng)物中的第二大基因家族，僅次于免疫球蛋白。據(jù)估計(jì)，人類約有1 600 個(gè)轉(zhuǎn)錄因子、小鼠約有941 個(gè)轉(zhuǎn)錄因子。目前國內(nèi)外關(guān)于山羊的研究涉及104 個(gè)已知轉(zhuǎn)錄因子，數(shù)目遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于模式動(dòng)物，說明仍有大量轉(zhuǎn)錄因子的功能未進(jìn)行研究。104 個(gè)山羊轉(zhuǎn)錄因子中的大多數(shù)目前無明確功能，剩余的42 個(gè)具體明確功能的轉(zhuǎn)錄因子與山羊絨毛生長發(fā)育、產(chǎn)肉、泌乳和繁殖等經(jīng)濟(jì)性狀有關(guān)（表1）。極少數(shù)轉(zhuǎn)錄因子同時(shí)調(diào)控多種生物過程，如SP1 調(diào)節(jié)脂肪酸合成酶基因（Fatty Acid Synthase，）和孕酮合成。大多數(shù)山羊轉(zhuǎn)錄因子已知功能單一，僅調(diào)控某一特定生物過程。

表1 山羊轉(zhuǎn)錄因子與經(jīng)濟(jì)性狀關(guān)系

與模式生物相比，目前對(duì)山羊轉(zhuǎn)錄因子功能的研究還不夠深入，大部分研究關(guān)注轉(zhuǎn)錄因子表達(dá)與性狀的關(guān)聯(lián)，對(duì)轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點(diǎn)及其靶基因等調(diào)控機(jī)制尚未清晰闡述，僅極個(gè)別轉(zhuǎn)錄因子有明確的結(jié)合位點(diǎn)靶基因，如MYOD1。因此，下文將從不同性狀出發(fā)，針對(duì)有具體生物學(xué)功能的轉(zhuǎn)錄因子闡述相關(guān)研究進(jìn)展。

2 轉(zhuǎn)錄因子對(duì)山羊絨毛生長發(fā)育的調(diào)控

皮膚毛囊包含毛囊干細(xì)胞、真皮細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、毛乳頭細(xì)胞等多種細(xì)胞系，通過胞間互作促進(jìn)山羊絨周期性生長。轉(zhuǎn)錄因子SOX9 集中表達(dá)于絨山羊毛囊干細(xì)胞中，干擾表達(dá)導(dǎo)致干細(xì)胞增殖嚴(yán)重受阻，多能因子的表達(dá)量顯著降低，逐漸失去干細(xì)胞活性。轉(zhuǎn)錄因子組合OCT4 可誘導(dǎo)山羊胎兒成纖維細(xì)胞生成誘導(dǎo)性多能干細(xì)胞。

有研究發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)錄因子的表達(dá)規(guī)律與山羊絨生長周期相似，但具體調(diào)控機(jī)制尚不清晰。轉(zhuǎn)錄因子基因受到光周期的誘導(dǎo)，在絨山羊表皮和真皮呈現(xiàn)周期性表達(dá)。轉(zhuǎn)錄因子HOXC13 和FOXN1 調(diào)控橋粒糖蛋白（Desmoglein 4，）基因，使其在不同時(shí)期的絨山羊皮膚組織中呈現(xiàn)差異表達(dá)；轉(zhuǎn)錄因子基因在絨山羊毛囊毛球部、外根鞘、內(nèi)根鞘等部位的表達(dá)從休止期到生長期逐漸增加，從生長期到退行期再到休止期逐漸減少至無表達(dá)。

3 轉(zhuǎn)錄因子對(duì)山羊繁殖性能的調(diào)控

轉(zhuǎn)錄因子參與調(diào)控雌性生殖器官發(fā)育、維持顆粒細(xì)胞形態(tài)和功能以及調(diào)節(jié)激素分泌，在母羊繁殖中發(fā)揮重要作用。Runx 轉(zhuǎn)錄因子家族成員RUNX1 和RUNX2在調(diào)節(jié)孕酮的合成、影響山羊卵泡發(fā)育和黃體生成方面發(fā)揮重要作用。絨毛膜促性腺激素可以激活蛋白激酶C（Protein kinase C，PKC）、磷脂酰肌苷3-激酶（Phosphatidylinositide 3-kinases，PI3K）和腺苷酸環(huán)化酶（Adenylate cyclase，AC），與miR-181b、miR-222 共同調(diào)節(jié)和基因的表達(dá)。轉(zhuǎn)錄因子FOXL2 是決定山羊性別的關(guān)鍵因子，在山羊、人、小鼠等胎兒卵巢中高表達(dá)，通過CHIP-seq 發(fā)現(xiàn)FOXL2和RUNX1 同時(shí)作用于等靶基因，共同維持胎兒卵巢顆粒前細(xì)胞的特性和功能，缺失會(huì)導(dǎo)致胎兒卵巢的雄性化。

卵巢顆粒細(xì)胞可以通過自分泌和旁分泌生長因子調(diào)節(jié)促性腺激素的功能。在山羊顆粒細(xì)胞線粒體中，沉默轉(zhuǎn)錄因子會(huì)降低轉(zhuǎn)錄因子TFAM 的轉(zhuǎn)錄活性，之后過表達(dá)導(dǎo)致類固醇合成急性調(diào)控蛋白（Steroidogenic Acute Regulatory Protein，）、3-羥類脫氫酶/異構(gòu)酶（3beta-Hydroxysteroid Dehydr ogenase/Isomerase，）、細(xì)胞色素P450 超家族成員1（Cytochrome P450 family 19 subfamily A member 1，）等基因表達(dá)上調(diào)，促進(jìn)類固醇激素的合成。在絨山羊大卵泡顆粒細(xì)胞中，轉(zhuǎn)錄因子SF1 通過與premi R-202 和啟動(dòng)子結(jié)合提高基因表達(dá)，進(jìn)而促進(jìn)雌二醇的分泌。轉(zhuǎn)錄因子基因過表達(dá)會(huì)降低山羊顆粒細(xì)胞中轉(zhuǎn)錄因子SP1 的相對(duì)豐度、減弱SMAD（Sma Mad）蛋白磷酸化，從而抑制雌二醇和孕酮的產(chǎn)生。此外，轉(zhuǎn)錄因子BHLHE22 可促進(jìn)卵巢顆粒細(xì)胞活力、抑制卵巢顆粒細(xì)胞凋亡，而FOXC1、SP1 2 個(gè)轉(zhuǎn)錄因子則與之相反。

此外，轉(zhuǎn)錄因子ATBF1 通過結(jié)合雌激素受體（Estrogen Receptor，ER）調(diào)節(jié)孕酮信號(hào)通路，在陜北白絨山羊中，基因的12 bp 插入與第1 胎產(chǎn)仔數(shù)顯著相關(guān)，基因的12 bp 插入與山羊產(chǎn)仔數(shù)顯著相關(guān)。轉(zhuǎn)錄因子IRF2 可抑制、催產(chǎn)素受體基因（Oxytocin Receptor，）的表達(dá)。

轉(zhuǎn)錄因子在山羊雄性生殖器官發(fā)育、穩(wěn)定內(nèi)環(huán)境方面發(fā)揮重要作用。在奶山羊睪丸發(fā)育過程中，過表達(dá)轉(zhuǎn)錄因子基因促進(jìn)視黃酸刺激基因8（Stimulated by Retinoic Acid 8，）和受體酪氨酸激酶（KIT Proto-Oncogene，Receptor Tyrosine Kinase，）的表達(dá)。轉(zhuǎn)錄因子PLZF 是鋅指蛋白家族成員，其基因表達(dá)受miR-544 的靶向抑制，過表達(dá)會(huì)抑制miR146a 表達(dá)，下調(diào)將激活miR-19b-3p 誘導(dǎo)的Jak-Stat 信號(hào)通路，從而調(diào)控山羊精原干細(xì)胞的自我更新。轉(zhuǎn)錄因子DMRT1 是決定性別的重要因子，在山羊曲細(xì)精管中敲除會(huì)導(dǎo)致大量體細(xì)胞和生殖細(xì)胞變性、促炎因子的表達(dá)升高。

除了雌性和雄性生殖，轉(zhuǎn)錄因子在山羊胚胎和胎盤發(fā)育中也發(fā)揮重要作用。轉(zhuǎn)錄因子的表達(dá)主要分布在胚胎干細(xì)胞中，受到轉(zhuǎn)錄因子MZF1 的調(diào)控，可誘導(dǎo)山羊纖維細(xì)胞重編程為誘導(dǎo)性多能性干細(xì)胞。在山羊胎盤中，轉(zhuǎn)錄因子YY1 通過與CpG-甲基化序列結(jié)合抑制印跡基因（Pleckstrin Homology-Like Domain Family A Member 2，）的表達(dá)，進(jìn)而調(diào)節(jié)胎盤發(fā)育。

4 轉(zhuǎn)錄因子對(duì)山羊泌乳性能的調(diào)控

山羊奶中富含短、中鏈脂肪酸，更易被人體消化吸收，其中脂肪酸組成和含量是影響乳品風(fēng)味和品質(zhì)的重要因素。轉(zhuǎn)錄因子SP1、PPAR、LXR、CREB1、FOXO1 和SREBP 等組成1 個(gè)緊密關(guān)聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)，調(diào)節(jié)山羊乳脂代謝。轉(zhuǎn)錄因子SP1 調(diào)控催化脂肪酸合成第1 階段，在山羊乳腺上皮細(xì)胞中過表達(dá)會(huì)誘導(dǎo)轉(zhuǎn)錄因子和基因高表達(dá)。PPAR是調(diào)控奶山羊乳腺中脂肪酸代謝的核心轉(zhuǎn)錄因子，其靶基因參與調(diào)控脂肪酸合成、去飽和化、脂滴形成以及甘油三酯的合成。LXR、CREB1 以及長期飼喂高精料日糧均會(huì)誘導(dǎo)山羊轉(zhuǎn)錄因子過表達(dá)，進(jìn)而調(diào)控其靶基因和胰島素受體（Insulin Receptor，）基因表達(dá)水平上調(diào)，促進(jìn)肝臟脂肪合成、消耗乳脂合成的前體物，從而減少乳脂的合成；同時(shí)，的表達(dá)受到FOXO1 的抑制。在山羊乳腺上皮細(xì)胞過表達(dá)可顯著上調(diào)超長鏈脂肪酸延伸酶（Elongase Of Very Long Chain Fatty Acids 6，）、脂肪因子（）、二酰甘油?；D(zhuǎn)移酶1（Diacylglycerol Acyltransferase 1，）等參與脂肪酸攝取和運(yùn)輸?shù)幕虻霓D(zhuǎn)錄。在山羊乳腺上皮細(xì)胞敲除后，、硬脂酰輔酶A 去飽和酶1（Stearoyl-Coenzyme A Desaturase 1，）、二酰甘油?；D(zhuǎn)移酶2（Diacylglycerol O-Acyltransferase 2，）、甘油-3-磷酸?；D(zhuǎn)移酶線粒體（Glycerol-3-Phosphate Acyltransferase Mitochondrial，）表達(dá)顯著上調(diào)，三酰甘油合成增加。

此外，轉(zhuǎn)錄因子與山羊產(chǎn)奶性狀緊密關(guān)聯(lián)。在山羊乳腺上皮細(xì)胞中，轉(zhuǎn)錄因子FOSB 可促進(jìn)基質(zhì)金屬蛋白酶9（Matrix metalloproteinase-9，）、家庭成員4（SMAD family member 4，）、S100 鈣結(jié)合蛋白A4（S100 calcium binding protein A4，）和S100 鈣結(jié)合蛋白A13（S100 calcium binding protein A13，）基因的表達(dá)；同時(shí)過表達(dá)會(huì)導(dǎo)致乳腺上皮細(xì)胞內(nèi)Ca減少、低表達(dá)則導(dǎo)致Ca升高，從而影響產(chǎn)奶量以及乳品質(zhì)。此外，研究發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)錄因子STAT5A 與奶山羊的產(chǎn)奶量和乳密度顯著相關(guān)。轉(zhuǎn)錄因子PITX2 調(diào)控限制性核酸內(nèi)切酶和個(gè)靶基因，和的多態(tài)性與奶山羊的乳脂含量、乳糖含量和乳密度顯著相關(guān)。轉(zhuǎn)錄因子RBPJ、INSIG1、ELF2 調(diào)節(jié)脂質(zhì)形成、甘油三酯合成和酪蛋白分泌，進(jìn)而影響山羊乳脂的含量、脂肪酸的分泌。

5 轉(zhuǎn)錄因子對(duì)山羊產(chǎn)肉性能的調(diào)控

羊肉品質(zhì)受到多種因素的影響，其中肌內(nèi)脂肪與肉的風(fēng)味、嫩度存在密切相關(guān)性，進(jìn)而影響肌間脂肪的蓄積等肉質(zhì)性狀。轉(zhuǎn)錄因子FGF10 調(diào)控脂肪細(xì)胞的增殖和分化，調(diào)節(jié)KLFs 轉(zhuǎn)錄因子家族成員的表達(dá)，沉默轉(zhuǎn)錄因子會(huì)影響山羊前脂肪細(xì)胞中脂蛋白脂肪酶（lipoprotein lipase，）、、前脂肪細(xì)胞因子-1（Preadipocyte Factor-1，）的表達(dá)。LXR功能喪失會(huì)抑制和表達(dá)，從而減少山羊肌內(nèi)脂肪生成。

MYOD1 是成肌的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)錄因子，通過與小腦變性相關(guān)蛋白1 反義轉(zhuǎn)錄物（CDR1 antisense RNA，）啟動(dòng)子中的CTAGACAGGTGTT 序列結(jié)合來促進(jìn)的表達(dá)，顯著誘導(dǎo)山羊肌肉分化。此外，轉(zhuǎn)錄因子Oct-1、C/EBP 和NKX-2.5 靶向調(diào)控山羊肌肉生長抑制素基因（Myostatin，），以調(diào)節(jié)山羊肌肉的生長發(fā)育；轉(zhuǎn)錄因子基因啟動(dòng)子CpG 島整體甲基化狀態(tài)與海南黑山羊體重顯著相關(guān)。

6 小結(jié)與展望

轉(zhuǎn)錄因子對(duì)基因表達(dá)的調(diào)控是領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，但是精準(zhǔn)定位轉(zhuǎn)錄因子在基因組上的結(jié)合位點(diǎn)、解析轉(zhuǎn)錄因子在轉(zhuǎn)錄調(diào)控中發(fā)揮的分子機(jī)制一直是領(lǐng)域內(nèi)的巨大挑戰(zhàn)。近些年山羊轉(zhuǎn)錄因子的研究逐漸發(fā)展和深入，取得許多進(jìn)展，但仍存在一些不足，可通過以下方面進(jìn)行補(bǔ)充。第一，精準(zhǔn)定位轉(zhuǎn)錄因子的特異性結(jié)合位點(diǎn)，深入解析轉(zhuǎn)錄因子的靶向調(diào)控基因，闡明轉(zhuǎn)錄因子影響山羊經(jīng)濟(jì)性狀的分子機(jī)制；第二，除繁殖和脂代謝等方面的調(diào)控以外，還應(yīng)該多關(guān)注山羊其他代謝和經(jīng)濟(jì)性狀的分子機(jī)理；第三，我國山羊種質(zhì)資源豐富，現(xiàn)有研究主要集中于常見的如內(nèi)蒙古絨山羊、西農(nóng)薩能奶山羊等幾類山羊品種，但對(duì)其他具有鮮明地方特色的品種的研究還有待深入；第四，轉(zhuǎn)錄是由許多因子共同參與完成的復(fù)雜過程，深入研究轉(zhuǎn)錄調(diào)控的分子機(jī)制需要解析多個(gè)轉(zhuǎn)錄因子之間的相互作用。隨著后基因組時(shí)代的到來，高通量基因表達(dá)數(shù)據(jù)的不斷積累，可以從全基因組的層面，通過生物信息學(xué)和系統(tǒng)生物學(xué)手段重構(gòu)山羊調(diào)控網(wǎng)絡(luò)、深入解析轉(zhuǎn)錄調(diào)控的分子機(jī)制、挖掘重要的功能模塊、發(fā)現(xiàn)關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子和互作因子等。

轉(zhuǎn)錄因子在山羊基因的轉(zhuǎn)錄過程中發(fā)揮著重要調(diào)控作用，直接或間接影響山羊的生產(chǎn)性能和特殊經(jīng)濟(jì)性狀，目前發(fā)現(xiàn)的山羊轉(zhuǎn)錄因子數(shù)目相對(duì)較少且其分子機(jī)制尚未深入探索，理論上還存在大部分尚未發(fā)現(xiàn)的轉(zhuǎn)錄因子，今后應(yīng)對(duì)山羊轉(zhuǎn)錄因子展開更深入和全面的研究，充分解析其作用的分子機(jī)理，為山羊遺傳改良實(shí)踐提供可靠的理論依據(jù)。