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PPARγ與c/EBPα基因在蘇太豬不同組織中的表達(dá)水平探究

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14次 摘要:為探究PPAR與c/EBP基因在蘇太豬不同組織中的表達(dá)與脂肪沉積的關(guān)系,本實(shí)驗(yàn)以10月齡蘇太豬為研究對(duì)象,運(yùn)用實(shí)時(shí)熒光定量PCR (q RT-PCR)技術(shù)檢測(cè)PPAR與c/EBP基因mRNA在蘇太豬心、肝、脾、肺、腎、胃、背最長(zhǎng)肌和皮下脂肪8個(gè)組織中的表達(dá)水平。結(jié)果表明,PPA -->   摘要:為探究PPARγ與c/EBPα基因在蘇太豬不同組織中的表達(dá)與脂肪沉積的關(guān)系,本實(shí)驗(yàn)以10月齡蘇太豬為研究對(duì)象,運(yùn)用實(shí)時(shí)熒光定量PCR (q RT-PCR)技術(shù)檢測(cè)PPARγ與c/EBPα基因mRNA在蘇太豬心、肝、脾、肺、腎、胃、背最長(zhǎng)肌和皮下脂肪8個(gè)組織中的表達(dá)水平。結(jié)果表明,PPARγ與c/EBPα基因在蘇太豬的8個(gè)組織中均有不同程度的表達(dá),其中,PPARγ基因在蘇太豬脾臟組織中的表達(dá)量最高,皮下脂肪中的表達(dá)水平僅次于脾;以背最長(zhǎng)肌中PPARγ基因的相對(duì)表達(dá)量作對(duì)比,背最長(zhǎng)肌與脾、肺和皮下脂肪的相對(duì)表達(dá)差異極顯著(p<0.01),其余為差異不顯著(p>0.05),表達(dá)量高低順序?yàn)槠?gt;皮下脂肪>肺>心>胃>腎>肝>背最長(zhǎng)肌;c/EBPα基因在蘇太豬的皮下脂肪的表達(dá)量最高,以背最長(zhǎng)肌中c/EBPα基因的相對(duì)表達(dá)量作對(duì)比,在肝、脾、皮下脂肪組織中表達(dá)差異極顯著(p<0.01),肺的相對(duì)表達(dá)差異顯著(p<0.05),其余組織中差異不顯著(p>0.05),表達(dá)量的高低順序?yàn)槠は轮?gt;肝>脾>肺>腎>心>胃>背最長(zhǎng)肌。兩基因在各組織中表達(dá)趨勢(shì)趨于一致。試驗(yàn)結(jié)果表明PPARγ和c/EBPα基因可能對(duì)豬脂肪沉積有重要影響。  關(guān)鍵詞:蘇太豬; PPARγ; c/EBPα; RT-PCR; 表達(dá)量;  蘇太豬是以中國(guó)太湖豬為基礎(chǔ)母本與杜洛克經(jīng)過(guò)多年的雜交選育而來(lái),屬于瘦肉型豬種(華金弟等,2003),既有太湖豬的高繁殖性能,又有杜洛克、長(zhǎng)白豬和大白豬瘦肉率高的優(yōu)點(diǎn)(徐朵燕,2012)。本試驗(yàn)以脂肪沉積相關(guān)基因PPARγ與c/EBPα為候選基因,研究蘇太豬不同組織中PPARγ與c/EBPα基因mRNA的表達(dá)水平。近年來(lái)的研究表明脂肪沉積對(duì)肉品質(zhì)的影響突出,而肌內(nèi)脂肪(intramuscular fat,IMF)含量是影響肉品質(zhì)的主要因素,與肉的風(fēng)味、嫩度、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值等肉質(zhì)性能相關(guān)(王怡平等,2017),且IMF的含量與肉質(zhì)性狀表現(xiàn)為正相關(guān)(宋代軍,2014),因此,探究PPARγ與c/EBPα基因在蘇太豬中不同組織的表達(dá)規(guī)律,對(duì)蘇太豬肉質(zhì)性狀的研究具有重要意義。  過(guò)氧化物酶體增殖物活化受體γ(peroxisome proliferator-activated receptor gamma,PPARγ)具有調(diào)節(jié)脂肪形成、糖脂代謝和細(xì)胞增殖分化等生物學(xué)功能(White and Stephens,2010)。PPARγ是核內(nèi)受體轉(zhuǎn)錄因子超家族成員之一,核內(nèi)受體轉(zhuǎn)錄因子超家族成員(PPARs)包括α、β和γ3種亞型,各自由不同的基因編碼,PPARs能促進(jìn)脂質(zhì)的合成,在許多組織中均有表達(dá)(Yan et al.,2015),而在這幾個(gè)亞型中PPARγ在脂肪代謝過(guò)程中作用更明顯(林婄婄等,2012)。研究證明PPARγ在脂肪細(xì)胞分化中起重要作用,是脂肪組織生長(zhǎng)發(fā)育的主要調(diào)控及轉(zhuǎn)錄因子,其信號(hào)通路可直接影響脂質(zhì)代謝(Tontonoz et al.,1994)。Adams等(1997)研究發(fā)現(xiàn)PPARγ的表達(dá)量與脂肪生成在早期呈正相關(guān)變化。高霞等(2017)通過(guò)誘導(dǎo)豬DFAI細(xì)胞成脂再分化并檢測(cè)過(guò)程中PPARγ的表達(dá),經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)隨著誘導(dǎo)時(shí)間增加,脂滴數(shù)量增多,體積增大,PPPARγmRNA的表達(dá)量也隨著誘導(dǎo)時(shí)間的增加而上升。CCAAT/增強(qiáng)子結(jié)合蛋白α(CCAAT/enhancer binding protein alpha,c/EBPα)是堿性亮氨酸拉鏈蛋白家族的一員,堿性亮氨酸拉鏈蛋白家族是一類在前脂肪細(xì)胞分化過(guò)程中起關(guān)鍵作用的轉(zhuǎn)錄因子之一(于莎莉等,2011),它有6種同分異構(gòu)體,分別為c/EBPα、c/EBPβ、C/EBPδ、c/EBPγ、c/EBPε和c/EBPζ,且c/EBPα在脂肪細(xì)胞分化、發(fā)育過(guò)程中起著關(guān)鍵性作用,可以激活一些脂肪細(xì)胞分化相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄和表達(dá)(皇甫一凡,2013;盤(pán)道興等,2017)。CCAAT增強(qiáng)子結(jié)合蛋白家族中c/EBPα蛋白是第一個(gè)被證明在脂肪細(xì)胞分化過(guò)程中起重要作用的蛋白(王啟貴等,2006)。有研究指出c/EBPα缺陷的小鼠出生后不久便因?yàn)榈脱撬劳觯?jīng)檢測(cè)得出脂肪組織中脂質(zhì)的積累顯著地降低(Wang et al.,1995)。  在激素核受體超家族成員中PPARγ最具脂肪組織特異性,對(duì)脂肪細(xì)胞的分化起著重要的作用。而在c/EBP家族中,c/EBPα可促進(jìn)PPARγ的高表達(dá),保持分化細(xì)胞的表型,在脂肪細(xì)胞的分化過(guò)程中起著關(guān)鍵性的作用,說(shuō)明c/EBPα與PPARγ存在著相互作用(劉毅等,2008)。有研究表明,外源表達(dá)PPARγ與c/EBPα基因能將體外培養(yǎng)的成肌細(xì)胞轉(zhuǎn)化為脂肪細(xì)胞(姜美華等,2013)。因此,PPARγ與c/EBPα基因可作為研究脂肪在豬的不同組織表達(dá)水平的候選基因。本試驗(yàn)通過(guò)qRT-PCR技術(shù)對(duì)PPARγ基因與c/EBPα基因m RNA在蘇太豬的心、肝、脾、肺、腎等8個(gè)不同組織的表達(dá)水平進(jìn)行測(cè)定分析,以探究PPARγ與c/EBPα基因在蘇太豬脂肪沉積的影響,為進(jìn)一步研究蘇太豬脂肪沉積相關(guān)基因提供基礎(chǔ)參考。  1 結(jié)果與分析  1.1 引物擴(kuò)增產(chǎn)物的檢測(cè)  目標(biāo)基因(PPARγ,c/EBPα)和內(nèi)參基因(GAPDH)通過(guò)普通PCR擴(kuò)增獲得。再用1.5%的瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè)得到的擴(kuò)增產(chǎn)物(圖1),結(jié)果可見(jiàn)產(chǎn)物特異性強(qiáng),未發(fā)現(xiàn)有引物二聚體,且擴(kuò)增片段與目的片段大小一致,可用于下一步試驗(yàn)。  1.2 qRT-PCR的擴(kuò)增曲線和溶解曲線  從熒光定量PCR反應(yīng)后得到的擴(kuò)增曲線和溶解曲線可以看出(圖2;圖3),基因在不同組織中擴(kuò)增曲線呈現(xiàn)完好的“S”形狀。循環(huán)閾值(CT)處于擴(kuò)增曲線的對(duì)數(shù)期,大小適當(dāng),從溶解曲線可看出c/EBPα與PPARγ基因均表現(xiàn)為單峰,無(wú)其他非特異性擴(kuò)增產(chǎn)物和引物二聚體,表明定量試驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確可靠,符合試驗(yàn)要求。  圖1 PPARγ,c/EBPα,GAPDH凝膠電泳分析    Figure 1 Gel electrophoresis analysis of PPARγ,c/EBPαand GAPDH  注:A:PPARγ;B:c/EBPα;C:GAPDH;M:Marker 1 000  1.3 PPARγ和c/EBPα基因在蘇太豬不同組織中的表達(dá)情況分析  用qRT-PCR技術(shù)對(duì)心、肝、脾、肺等8個(gè)組織中PPARγ、c/EBPα基因mRNA進(jìn)行表達(dá)量水平分析,用內(nèi)參基因進(jìn)行均一化處理。結(jié)果顯示,PPARγ基因與c/EBPα基因在8個(gè)組織中均有表達(dá),PPARγ基因在脾臟組織中的表達(dá)量最高,背最長(zhǎng)肌中表達(dá)量最低,不同組織中的表達(dá)量高低順序?yàn)槠?gt;皮下脂肪>肺>心>胃>腎>肝>背最長(zhǎng)肌;而c/EBPα基因在8個(gè)組織中皮下脂肪的表達(dá)量最高,背最長(zhǎng)肌為最低,其表達(dá)量的高低順序?yàn)槠は轮?gt;肝>脾>肺>腎>心>胃>背最長(zhǎng)肌(圖4;圖5)。  圖2 PPARγ基因擴(kuò)增曲線和溶解曲線    Figure 2 Amplification and dissolution curve of PPARγgene  圖3 c/EBPα基因擴(kuò)增曲線和溶解曲線    Figure 3 Amplification and dissolution curve of c/EBPαgene  2 討論  隨著生活水平的提高,人們對(duì)肉的風(fēng)味與品質(zhì)方面也更加關(guān)注。本試驗(yàn)以脂肪相關(guān)基因PPARγ和c/EBPα為候選基因,探究PPARγ和c/EBPα基因在蘇太豬的不同組織中表達(dá)水平。杜琛等(2016)通過(guò)PPARγ-shRNA慢病毒感染脂肪細(xì)胞后,在蛋白水平抑制PPARγ的表達(dá),得出PPARγ基因有促進(jìn)絨山羊肌內(nèi)前脂肪細(xì)胞分化作用。龔蘭等(2011)研究表明,PPARγ可在骨骼肌細(xì)胞上有效表達(dá)并與IMF代謝呈一定關(guān)聯(lián),PPARγ基因在豬骨骼肌細(xì)胞中有較高表達(dá)且與脂肪合成有正相關(guān)。韋璇等(2014)研究得出c/EBPα在脂尾型的羊和灘羊、肥臀型的哈薩克羊尾部脂肪組織中的mRNA表達(dá)水平較高,而在瘦尾型的陜北細(xì)毛羊、西藏羊尾部脂肪組織中表達(dá)水平相對(duì)較低,可知c/EBPα基因與脂肪的形成存在關(guān)聯(lián)。武春艷等(2014)研究轉(zhuǎn)錄因子互作調(diào)控雞脂肪細(xì)胞分化,發(fā)現(xiàn)c/EBPα基因過(guò)表達(dá)促進(jìn)PPARγ基因的啟動(dòng)子活性。宋新磊等(2008)研究發(fā)現(xiàn)c/EBPα與協(xié)同PPARγ作用影響脂肪細(xì)胞的分化。陳勝鋒等(2007)對(duì)原代培養(yǎng)大鼠脂肪前體細(xì)胞分化過(guò)程中PPARγ和c/EBPαmRNA的表達(dá)研究得出,在不同的時(shí)期PPARγ和c/EBPαmRNA的表達(dá)量不同,但到了一定時(shí)期后兩者表現(xiàn)為協(xié)同作用,共同維持脂肪細(xì)胞增值及分化,直至脂肪細(xì)胞成熟。試驗(yàn)結(jié)果表明c/EBPα和PPARγ基因的相對(duì)表達(dá)量在背最長(zhǎng)肌均為最低,在皮下脂肪中的相對(duì)表達(dá)量較高。PPARγ基因在蘇太豬在脾中的表達(dá)量為最高,皮下脂肪中的表達(dá)水平僅次于脾,背最長(zhǎng)肌與脾、肺和皮下脂肪的相對(duì)表達(dá)差異極顯著(p<0.01),其余為差異不顯著(p>0.05),表達(dá)量高低順序?yàn)槠?gt;皮下脂肪>肺>心>胃>腎>肝>背最長(zhǎng)肌;c/EBPα基因在蘇太豬的皮下脂肪的表達(dá)量最高,以背最長(zhǎng)肌中c/EBPα基因的相對(duì)表達(dá)量比較,在肝、脾、皮下脂肪組織中表達(dá)差異極顯著(p<0.01),肺的相對(duì)表達(dá)差異顯著(p<0.05),其余組織中差異不顯著(p>0.05),表達(dá)量的高低順序?yàn)槠は轮?gt;肝>脾>肺>腎>心>胃>背最長(zhǎng)肌。結(jié)果顯示PPARγ和c/EBPα基因在皮下脂肪組織中都有較高的表達(dá)水平,在背最長(zhǎng)肌中的表達(dá)均為最低,PPARγ和c/EBPα基因在蘇太豬中各組織的相對(duì)表達(dá)量的趨勢(shì)趨于一致,推測(cè)PPARγ和c/EBPαx基因?qū)μK太豬的不同組織中脂肪沉積有協(xié)同作用。  圖4 PPARγ基因在組織的表達(dá)差異    Figure 4 PPARγgene expression differences in the organization  注:H:心;L:肝;Sp;脾;Lu:肺;K:腎;St:胃;LID:背最長(zhǎng)肌;SF:皮下脂肪;圖中相同字母之間差異不顯著(p>0.05),不同字母之間差異極顯著(p<0.01)  圖5 c/EBPα基因在組織的表達(dá)差異    Figure 5 c/EBPαgene expression differences in the organization  注:H:心;L:肝;Sp:脾;Lu:肺;K:腎;St:胃;LID:背最長(zhǎng)肌;SF:皮下脂肪;圖中相同字母之間差異不顯著(p>0.05),相同字母,大小寫(xiě)不同的之間差異顯著(p>0.01);不同字母之間差異極顯著(p<0.01)  3 材料與方法  3.1 試驗(yàn)動(dòng)物  試驗(yàn)動(dòng)物選自貴州省白洗豬種質(zhì)資源保護(hù)基地,選用10月齡健康無(wú)疾病的蘇太豬,按照國(guó)家《生豬屠宰操作規(guī)程》(GB/T17236-1998)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行屠宰,采集心、肝、脾、肺、腎、胃、背最長(zhǎng)肌和皮下脂肪8個(gè)組織樣,錫箔紙包裝編號(hào)后放入液氮中保存,帶回實(shí)驗(yàn)室轉(zhuǎn)入-80℃冰箱保存?zhèn)溆谩! ?.2 主要儀器  高壓滅菌鍋、紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)、-80℃冰箱、PCR擴(kuò)增儀(C1000 TouchTM)、凝膠成像系統(tǒng)(Universal HoodⅡ)、電泳儀、實(shí)時(shí)熒光定量PCR儀(型號(hào)為CFX96 Real-Time System)、高速冷凍離心機(jī)、電子恒溫水浴鍋、梯度PCR儀、制冰機(jī)、4℃冰箱、-20℃冰箱、振蕩器、小型離心機(jī)。  3.3 主要試劑  Trizol、氫氧化鈉、氯仿、液氮、異丙醇、75%乙醇瓊脂糖、0.5%TAE、槍頭、PCR管、1.5 m L離心管、5 m L與10 mL的塑膠試管、逆轉(zhuǎn)錄試劑盒(北京康為世紀(jì)生物科技有限公司)等。  3.4 Trizol法提取組織總RNA  采用Trizol法提取8個(gè)組織樣的總RNA,吸取1μL的RNA于超微量紫外分光光度計(jì)測(cè)定其濃度和純度(OD260/OD280=1.8~2.0),并用1.5%瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè)RNA提取效果,將剩余的RNA放入-80℃冰箱保存。  3.5 cDNA第一鏈的合成  本研究預(yù)先將RNA模板、dNTP Mix、primer Mix、RT Buffer、HiFiscript和RNase-Free Water置于冰上溶解備用,其詳細(xì)反應(yīng)體系如下:Control GAP-DH RNA(50 ng/μL)2μL、RiboLock RNase Inhibitor(20 U/μL)1μL、Primer Mix 1μL、5×Reaction Buffer 4μL、10 mmol/L dNTP Mix 2μL、Revert Aid RT(200 U/μL)1μL、Water(nuclease-free)9μL。將反應(yīng)物于PCR儀上42℃孵育50 min,85℃孵育5 min,反應(yīng)結(jié)束后,-20℃保存?zhèn)溆茫?μL反應(yīng)產(chǎn)物于超微量紫外分光光度計(jì)進(jìn)行濃度和純度檢測(cè)。  3.6 熒光定量PCR引物設(shè)計(jì)  從基因庫(kù)中查找PPARγ、c/EBPα目的基因,以GAPDH基因作為本次試驗(yàn)的內(nèi)參基因。用Primier5.0軟件設(shè)計(jì)引物,引物由生工生物工程(上海)股份有限公司合成。RT-PCR擴(kuò)增引物的序列及其引物片段大小詳細(xì)信息如下(表1)。  表1 引物信息    3.7實(shí)時(shí)熒光定量PCR條件優(yōu)化及熒光定量PCR反應(yīng)  采用SYBR GreenⅠ熒光染料法在熒光定量PCR儀上進(jìn)行表達(dá)水平檢測(cè),運(yùn)用RT-PCR摸索并優(yōu)化反應(yīng)條件,確定最佳反應(yīng)體系。以GAPDH作為內(nèi)參基因,用蘇太豬的心、肝、脾、肺等8個(gè)組織的c DNA為模板進(jìn)行PPARγ與c/EBPα基因的熒光定量PCR擴(kuò)增,反應(yīng)條件為:95℃預(yù)變性10 min;95℃變性13 s;59℃退火30 s;72℃延伸32 s;進(jìn)行循環(huán)40次后進(jìn)行溶解曲線分析:95℃15 s,60℃15 s,然后以每10 s上升0.5℃的速率從60℃升到95℃。每個(gè)組織樣品的每個(gè)基因要求3個(gè)平行重復(fù),熒光采集時(shí)間為5 s。  3.8實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理分析及分析方法  本次試驗(yàn)數(shù)據(jù)應(yīng)用2-△△Ct法分析PPARγ與c/EBPα基因在蘇太豬心、肝、脾、肺、腎、胃、背最長(zhǎng)肌和皮下脂肪8個(gè)不同組織中的差異表達(dá)量,測(cè)得的試驗(yàn)數(shù)據(jù)用SPSS17.0軟件進(jìn)行單因素方差分析。  參考文獻(xiàn)  [1]Adams M.,Montague C.T.,Prins J.B.,Holder J.C.,Smith S.A.,Sanders L.,Digby J,E.,Sewter C.P.,Lazar M.A.,Chatterjee V.K.,and O'Rahilly S.,1997,Activators of peroxisome proliferator-activated receptor gamma have depot-specific effects on human preadipocyte differentiation,Journal of Clinical Investigation,100(12):3149-3153  [2]Chen S.F.,Zhu X.T.,Su G.,Gao S.J.,Gao P.,and Jiang Q.Y.,2007,Expression of PPARγand c/EBPαm RNA in primary cultured rat progenitor cells during differentiation,Fenzi Xibao Shegnwu Xuebao(Journal of Molecular Cell 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