猪肥胖基因(Ob)及其表达产物的研究进展

   日期:2019-12-02     来源:互联网    作者:admin    浏览:3    评论:0    
核心提示:肥胖基因(Obese,Ob)于1950年首次在小鼠体内被发现,为常染色体隐性遗传。ZhangY等人通过定位克隆技术从C57BL/6J(B6)突变系
肥胖基因(Obese,Ob)于1950年首次在小鼠体内被发现,为常染色体隐性遗传。ZhangY等人通过定位克隆技术从C57BL/6J(B6)突变系小鼠体内获得小鼠Ob基因cDNA的完整序列,从而掀起了0b基因的研究高潮。肥胖基因的产物——瘦蛋白(Leptin)是由脂肪组织分泌的反映体脂含量和调节体重、摄食的重要信号因子。文章综述了最近国内外猪Ob基因及其表达产物的研究进展。



  1猪Ob基因的结构



  猪Ob基因的研究首先是依据人、小鼠Ob基因cDNA序列设计引物,用RT-pCR扩增片段,再进行克隆和序列分析。Ob基因长约20kb,由3个外显子和2个内含子组成,其编码区位于第2和第3外显子。在5′侧翼区域中包含了TATA盒样的序列和数个顺式调控元件(3个拷贝的GC盒、Ap-2结合位点和C/EBA结合位点)。Ob基因编码长约4.5kb的mRNA,含1个高度保守的能编码167个氨基酸的开放阅读框架,其5′端有长97bp的先导序列,3′端有长3.7kb的非翻译序列。



  猪Ob基因定位于18q24。SasakiS等人通过对欧洲野猪×大白猪、梅山猪×大白猪的3个世代参考家系猪群的连锁分析和体细胞杂交的方法,将猪Ob基因定位于18号染色体上,同时还发现Ob基因AciⅠ限制性酶切位点的多态性。次年,SasaksS等人又扩增了猪Ob基因的1个152bp片断,并用HindⅢ酶切,发现2个等位基因。NeuenschwanderS等人利用猪的特征性引物进行pCR扩增,通过体细胞杂交,也将猪Ob基因定位于18号染色体上。



  2猪Ob基因的克隆及其表达



  2.1猪Ob基因的克隆



  1997年,Bidwell等人成功地克隆了猪Ob基因。RamsayTG等人对猪Ob基因cDNA序列进行测定时发现,猪Ob基因与啮齿动物有85%同源,与人有88%同源,与牛有92%同源。JiangZH等人用Bi-pASA方法分析了杜洛克、汉普夏、大约克和长白猪Ob基因的多态性。结果发现,Ob基因有4个单碱基多态性,它们分别位于基因的867(C/T)、1112(A/G)、3469(C/T)和3714(G/T),其中前2个在基因的内元,后2个在基因的外元,且3469位点的多态性可能与膘厚相关。



  戴茹娟等首次报道猪Ob基因的全长序列,并对不同物种Ob基因的同源性进行了比较,试验以λUni-ZAp为载体构建了猪脂肪cDNA文库,并以用RT-pCR从脂肪RNA中扩增的长366bp的猪Ob基因片段作为探针,首次获得长3277bp的猪Ob基因cDNA的克隆序列。序列分析表明,猪与人Leptin氨基酸的同源性(86.0%)高于鼠与人之间的同源性(84.0%),这表明猪与人的核苷酸序列在进化上更为保守。许玲玲等通过Southern杂交和杂交阳性片段的克隆进行测序,首次得到猪Ob基因内含子1和5′调控区16.4kb序列,将外显子1定位在起始蜜码子上游11.1kb处,同时在内含子1中发现2个新微卫星,分别命名为SW160。调控区潜在的调控元件分析显示:-1—-300bp区间包含C/EBp和2个Spl,能更直接、高效的调节其转录。



  2.2猪Ob基因的表达



  Ob基因的表达具有组织特异性,同一个体不同部位的脂肪组织中ObmRNA的水平不同,皮下脂肪明显高于大网膜、肠系膜、后腹膜等部位的脂肪;在不同物种中表达瘦素的部位也有一定差别,猪Ob基因表达范围较宽。



  戴茹娟等利用RT-pCR技术分析了Ob基因在不同组织中的表达和分布。研究表明,猪Ob基因在脂肪组织中大量表

达,明显高于其他组织。同时,研究也意外发现猪Ob基因在肝脏、心脏、脾脏、肌肉组织中也有微量表达,这与人和鼠的研究报道有极大差异。Ob基因主要在人和鼠的脂肪组织中表达,而在其他组织中,无论是用Nothern杂交还是用RT-pCR均不能检测到Ob基因的转录物。猪Ob基因的表达存在性别差异,周杰等引发现,二花脸猪血清Leptin水平与脂肪组织Leptin基因的表达均具有明显的性别差别,总体上母猪高于公猪、这与在人和啮齿类动物的结果一致。



  3猪的瘦蛋白受体(Ob-R)基因



  1995年,TartagliaL等人首次报道了小鼠脉络丛中Ob-R基因的识别和克隆表达,试验利用碱性磷酸酶(Ap)标记重组Leptin,将Leptin-Ap注入体内来识别Ob-R基因。研究表明,Leptin的结合位点可能位于脉络丛,TartagliaL等人还建立了小鼠脉络丛cDNA文库,对Ob-R基因进行识别和克隆,0b-R基因的图谱表明,该基因位于小鼠的4号染色体上,其座位内包含糖尿病基因。ChenH等人证实了这个结论,并认为Ob-R基因是一种跨膜受体,与Leptin有很高的亲合力,小鼠来源的Ob-R基因有894个氨基酸,由于Ob-R基因组序列中的C→T的点突变而使Ob-R基因的阅读框架发生改变。



  WinickJD等人将人的Ob-R基因定位于HSAIp区,Ernst等人利用体细胞杂交桔术首次将猪的Ob-R基因定位于6q区。胡晓湘等人对猪Ob-R基因的部分序列进行了克隆与分析,研究表明,猪与人、鼠的核苷酸同源性分别为89.3%和80.3%,氨基酸同源性分别为80.3%和76.6%。



  樊明欣等研究表明,猪脑内Leptin长型受体(Ob-Rb)mRNA与生长抑素(SS)共存于下丘脑腹内侧核、背内侧核、室周核、室旁核、外侧区、视交叉上核、视上核及边缘系统的杏仁核和海马结构等部位,说明在猪下丘脑内存在表达Ob-RbmRNA的SS神经元,这为Leptin调节生长提供了进一步的形态学证据。



  4Leptin的生物学效应



  4.1Leptin调节繁殖性能



  Leptin对生殖的调节可能是多种因素综合作用的结果:一方面Leptin直接作用于生殖中枢,另一方面Leptin的mRNA受体在卵巢、子宫和罩丸中高度表达,提示这几种牛殖器官可能是Leptin作用的靶器官,Leptin可直接作用于生殖器官参与生殖的调控。



  据研究,大多数学者认为Leptin是通过下丘脑-垂体-性腺轴起作用,在性腺水平上,Leptin可直接与受体结合,但在下丘脑—垂体水平上,Leptin如何通过血脑屏障到达大脑和垂体是其发挥作用的关键。Leptin借助于脑脉络丛内的Ob基因受体介导的转运机制到达大脑,这一转运过程存在饱和性。Leotin从脂肪组织分泌出来后通过脉络丛进入脑脊液,随着脑脊液流入第三脑室(3v),然后再通过室管膜扩散进入下五脑,与室旁核和弓形核上的Leptin受体结合。进入下丘脑的Leptin从门静脉毛细血管进入正中隆起缺乏血脑屏障的部位,毛细血管里其余的Leptin由长门静脉转移到垂体前叶。另一部分Leptin借助于供应神经囊体的动脉血直接转移到垂体的神经叶,又随短门静脉到达垂体前叶,从而发挥其调控机制。



  4.2Leptin调节脂肪的沉积



  目前,认为Leptin可通过3种途径调节脂肪的沉积:①抑制食欲,减少能量摄取。1995年,Anll等人用ob/ob小鼠做试验,研究Leptin与食物摄入量的关系,发现,食物摄入量与Leptin之间呈现剂量效应关系。现在认为作用于下丘脑的弓形核,其上至少有2种独特的神经元细胞能抑制食欲。第一种能产生神经肽(neuropeptideNpY)和AgRp(agouti-related&n

bsp;protein),第二种能产生抑制食欲的神经pOMC和CART(proopiomelanocortinandcocaineandamphetamineregulatedtranscript)。这2种神经都表达Leptin受体,但作用方式却是相反的。Leptin激活pOMC/CART,但抑制NpY/AgRp。NpY增加,pOMC减少,将能增加食欲和脂肪沉积;NpY减少,pOMC增加,将能减少食欲和脂肪沉积。②增加能量消耗。Leptin不仅能降低食欲,而且能刺激交感神经系统,交感神经兴奋可分泌儿茶酚胺,与β肾上腺素受体(βAR)结合,刺激机体棕色脂肪产热,消除过多体脂,达到消耗能量的目的。③抑制脂肪合成,促进脂肪分解。Leptin通过βAR激活解耦联蛋白1在褐色脂肪组织中的表达作用,使机体产热,从而达到分解脂肪的目的,并且间接控制解耦联蛋白3在肌肉巾的表达。



  5展望



  在育种实践中发现,猪的瘦肉率的选样提高总是与饲料采食量降低相联系,这一现象尤其是在猪自由采食时更明显,原因可能是Leptin蛋白的表达和作用是被紧连在一起调控的。猪Ob基因有可能是潜在的影响体脂含量、摄食量和饱食感的一个数量性状位点。另外,可以针对Ob基因进行限制性片段长度多态性(RFLp)、微卫星、pCR-SSCp、SNps等多种分子标记研究,从而提高家畜生产水平。



  目前,对肥胖调节的认识主要来源于ob/ob小鼠。而猪与人Leptin蛋白氨基酸的同源性(86.0%)高于鼠与人的同源性(84.0%),表明猪与人的核苷酸序列在进化上更为保守。对猪Ob其因的分析使其有可能成为研究人类肥胖病的有利动物模型。

 
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