MAT2A/2B调控猪肌内脂肪细胞成脂分化的作用及分子机理

来源 :西北农林科技大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:fengyunlcj
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肌内脂肪的含量与肉的多汁性、嫩度和风味等肉品质密切相关。之前的研究表明,营养物质水平,包括:能量、蛋白质、脂肪酸、维生素和矿物质等,均可调控肌内脂肪含量。脂肪细胞分化是一个高度协调的过程,这一过程不仅受大量转录因子、多种细胞因子的调控,众多信号通路参与其中,此外还受到包括DNA或组蛋白甲基化在内的表观遗传调控。但是肌内脂肪沉积的作用及分子机制还尚不清楚。因此,深入研究基因调控肌内脂肪细胞分化的分子机理,构建肌肉中脂肪细胞发育的调控网络将为提高肉品质奠定坚实的理论基础。腺苷甲硫氨酸转移酶(MAT)催化甲硫氨酸与ATP合成生物体内重要的甲基供体—S-腺苷甲硫氨酸(SAMe)。MAT2A编码α催化亚基,与MAT2B编码的β调控亚基一起调控MATII活性。目前关于MAT2A/2B基因的研究主要集中在肿瘤细胞的增殖、凋亡等方面。近些年来,通过基因芯片技术发现MAT2B基因与猪肌内脂肪含量密切相关以及MAT2B在脂肪型猪和瘦肉型猪的肌肉组织中表达差异显著。然而,MAT2A/2B调控猪肌內脂肪细胞分化的作用及可能存在的分子机制还未见报道。为探讨MAT2A和MAT2B基因在脂肪细胞中的功能,首先检测了MAT2A和MAT2B在猪肌内脂肪细胞分化过程中的时序表达,然后在猪肌内脂肪细胞中过表达和干扰MAT2A/2B,采用油红O染色、real-time q PCR和Western blot等细胞分子学技术,分别从形态学和基因表达水平等方面检测MAT2A和MAT2B对猪肌内脂肪细胞分化的影响;为深入研究MAT2A和MAT2B在脂肪细胞分化过程中的作用机制,结合HPLC技术,PI3K信号通路特异性抑制剂(LY294002)处理,转录组测序以及蛋白互作(Co-IP)验证,进一步明确MAT2A和MAT2B基因对肌内脂肪细胞内SAMe水平的影响及组蛋白甲基化方面以及信号通路之间的互作方式,为阐明MAT2A/2B调控猪肌内脂肪细胞分化的作用机理提供了有力的科学依据。取得的主要研究结果如下:1.采用差速贴壁法成功分离了猪肌内脂肪细胞;在猪肌内脂肪细胞分化过程中,MAT2A和MAT2B表达呈现上升趋势,并且MAT2B在成熟的肌内脂肪细胞中高表达。2.成功制备了过表达猪MAT2A和MAT2B基因的腺病毒,能够高效侵染猪肌内脂肪细胞并稳定增加MAT2A和MAT2B表达;成功制备了猪MAT2A和MAT2B基因慢病毒干扰载体,能显著的降低猪肌內前体脂肪细胞中MAT2A和MAT2B基因的表达。3.过表达MAT2A和MAT2B基因,促进猪肌内脂肪细胞分化,干扰MAT2A和MAT2B基因抑制猪肌内脂肪细胞分化;MATII酶活抑制剂—cycloleucine处理猪肌内前体脂肪细胞后,肌内脂肪细胞分化也受到显著的抑制。4.转录组测序分析发现,干扰MAT2A后,有374个上调基因,268个下调基因(|Log2fold change|>1,p-Value<0.05),其中抑制成脂的Wnts基因变化显著。结合real-time PCR和Western blot实验检测发现,过表达MAT2A后,DLK1和Wnt1,Wnt3a,Wnt10b呈现下调趋势;而干扰MAT2A或MATII酶活抑制剂处理后,这些基因均呈现上调趋势。5.MAT2A表达水平显著正向调控组蛋白H3K27me3甲基化水平,MAT2A表达水平调控组蛋白H3K27me3甲基化转移酶—Ezh2基因的表达;Co-IP和Chip-q PCR结果证明MAT2A与Ezh2形成蛋白复合物进而促进Wnt10b基因H3K27me3甲基化水平上调。6.MAT2B可以上调猪肌內脂肪细胞内SAMe水平,胞外添加SAMe可以恢复干扰MAT2B后对胞内SAMe水平和DNA合成的抑制作用;MAT2B主要通过作用于AKT/ERK信号通路,促进猪肌内脂肪细胞分化,在肌内前体脂肪细胞中,MAT2B能够与AKT形成蛋白复合物。此外,在过表达MAT2B的情况下,能够在一定程度上缓解PI3K/AKT信号通路抑制剂LY294002对成脂的抑制作用。以上实验结果证实,在猪肌内脂肪脂肪细胞形成过程中,MAT2A和MAT2B起着显著的正向调控作用。MAT2A通过与组蛋白甲基化转移酶Ezh2结合,促进Wnt10b基因位点的H3K27me3甲基化水平从而抑制Wnt10b基因表达,进而促进猪肌内脂肪细胞分化;MAT2B通过影响胞内的SAMe水平和AKT/ERK信号通路来促进猪肌内脂肪细胞分化。MAT2A和MAT2B通过不同的作用方式调控猪肌内脂肪成脂,这为揭示肌内脂肪成积机理及作用机制以及改善肉品质提供了新的证据和思路。
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