Lpin1基因的主要功能及调控路径
- 格式:pdf
- 大小:281.85 KB
- 文档页数:3
植物cp1基因
植物CPI1基因是一种甾醇合成途径的关键基因,主要在植物、真菌和动物体中发生。
然而,植物CPI1基因与其他一系列酶一起最终形成甾醇,这是真菌和动物固醇合成的区别。
在植物体内的运输中,CPI1基因编码的产物是环丙基甾醇异构酶,与其他一系列酶一起合成甾醇。
具体来说,植物甾醇在植物体内的运输根据植物自身的理化性质进行。
研究人员通过将CPI1基因突变为CPI1-1,利用拟南芥开展嫁接实验,以探究植物甾醇在植物体中的长距离运输情况。
结果表明,拟南芥不能将本地合成的甾醇长距离地转运到地上部分。
以上内容仅供参考,建议查阅专业植物学书籍或文献获取更全面和准确的信息。
sting1基因引言sting1基因是一种在人类基因组中广泛存在的关键基因,它在细胞内免疫应答和抗病毒感染中起着重要作用。
本文将对sting1基因的功能、机制、调控以及相关疾病等方面进行全面解析。
功能sting1基因编码的STING蛋白(Stimulator of Interferon Genes)是一种细胞内免疫感应蛋白,主要功能是激活干扰素类似物(IFN)和炎症因子的产生,从而增强机体对病原体的抵抗力。
STING蛋白通过与病原体产生的DNA结合,并激活信号通路来激发免疫应答。
机制当细胞受到病原体感染后,病原体的DNA会被识别并结合到STING蛋白上,形成STING-DNA复合物。
这一复合物能够激活TBK1(TANK Binding Kinase 1)和IRF3(Interferon Regulatory Factor 3),进而促进干扰素的产生。
此外,STING蛋白激活的信号通路还可引发线粒体来源的细胞死亡和炎症反应。
调控sting1基因的表达受到多种调控机制的影响。
已知的调控因子包括转录因子、miRNA以及甲基化等。
例如,转录因子IRF3能够结合到sting1基因的启动子区域,增强其转录活性。
此外,miRNA-145也被发现能够通过抑制sting1基因的表达来影响细胞的免疫应答。
相关疾病sting1基因的突变与多种疾病的发生和发展密切相关。
最常见的疾病是STING相关性间质性肺疾病(STING-Associated Interstitial Lung Disease,SA-ILD)。
SA-ILD是一种罕见而严重的炎症疾病,其特点是肺部纤维化和功能障碍。
此外,sting1基因的突变还与自身免疫性疾病、肿瘤和感染等疾病的发生有关。
临床应用针对sting1基因的研究为相关疾病的临床治疗提供了新的思路。
目前,已开发出一些针对STING蛋白的抑制剂和激活剂,并且在临床试验中显示出一定的治疗效果。
例如,在SA-ILD治疗中,STING抑制剂可减轻炎症反应并改善肺功能。
转录调控网络的重要调控基因和途径近年来,随着转录调控网络研究的深入,人们越来越认识到转录调控基因和途径在基因表达调控中的重要性。
转录调控网络是一种复杂的基因调控系统,它由多个基因和蛋白质分子相互作用形成的调控关系网络。
本文将重点介绍转录调控网络中的重要调控基因和途径。
一、转录因子(TFs)转录因子是转录调控网络中的重要组成部分,它们能够与DNA结合并调控靶基因的转录过程。
转录因子的调控作用可以通过直接与DNA结合的方式或与其他蛋白质相互作用的方式实现。
其中,有一些转录因子在多个转录调控网络中都扮演着重要角色,如p53、CREB、NF-κB等。
p53是一种被广泛研究的转录因子,它在细胞应激和DNA损伤等情况下发挥重要的调控作用。
p53可以激活或抑制一系列基因的表达,从而参与细胞的自我修复和凋亡等生物过程。
CREB是一种在神经系统中广泛表达的转录因子,它参与了学习、记忆和神经保护等功能的调控。
CREB通过与其他转录因子或辅因子相互作用,调控多个基因的表达,进而影响神经系统的功能。
NF-κB是一种重要的转录因子家族,在免疫和炎症反应中发挥着重要作用。
NF-κB通过与DNA结合,调控多个免疫相关基因的表达,从而影响免疫细胞的发育和功能。
二、非编码RNA(ncRNA)除了转录因子外,非编码RNA也是转录调控网络中的重要调控元件。
非编码RNA包括microRNA(miRNA)、长链非编码RNA (lncRNA)等。
它们通过与mRNA相互作用,调控基因的转录水平或蛋白质的翻译过程。
miRNA是一类长度约为22个核苷酸的小分子RNA,它主要通过与靶mRNA的3' UTR相互作用,调控基因的转录水平。
miRNA的调控作用在多个生物过程中发挥重要作用,如发育、细胞增殖和分化等。
lncRNA是一种长度较长的非编码RNA,它具有多样的调控机制。
lncRNA可以与DNA、RNA或蛋白质相互作用,调控基因的表达水平。
梅花星猪类群种质分子特征研究摘要:利用PCR-RFLP等技术检测了湖北省黄梅县梅花星类群49头猪的ESR、FSHβ(影响产仔数)、TEF1(生长速度)、LPIN1、H-FABP(肌内脂肪含量),MC4R、CMYA1(背膘厚度)等7个候选基因的多态性。
结果表明,梅花星猪类群中上述7个候选基因均有丰富的多态性,特别是肌内脂肪含量有利基因的基因频率较高,是其肉质优良的分子基础。
其他性状相关基因的杂合子频率也较高,通过和已有的研究对比,初步分析梅花星猪类群受外来猪杂化程度严重,本研究为梅花星猪遗传资源的保护和利用提供了科学依据。
关键词:梅花星猪;产仔数;生长速度;背膘厚度;肌内脂肪含量;候选基因中国地大物博,有着丰富的自然气候和多样的地形地貌,各个地方的经济情况与市场差异大,对种猪产生了不同的需求,对外部形态和生产性能的人工选择标准不一,加上饲料与饲养管理条件上的差别,从而形成了与当地生态环境社会经济相适应的众多地方品种。
20世纪80年代的中国生猪品种调查发现,梅花星猪产于华北和华中地区之间的过渡地带,主产于湖北省黄梅县和阳新县一带,湖北的武穴市及蕲春县、安徽省的宿松县和江西省的瑞昌县、武宁县也有分布。
其头型主要呈现“象鼻头”,有的猪在额、鼻、尾间、下腹及四肢下端有白毛,其中额部的一小撮是梅花状白毛,故被称之为“梅花星猪”。
与中国地方品种一样,具有耐粗饲、抗逆性强、繁殖率高、肉质细嫩香醇等优点。
1982年,专家赴产区考察,认为主产阳新的“阳新猪”和主产黄梅的“梅花星猪”属同一品种,并定名为阳新猪。
梅花星猪实际上成为了阳新猪的一个类群。
近些年来,由于外三元商品猪迅猛发展的冲击,位于黄梅县的梅花星猪保种场名存实亡,梅花星猪的生存受到重挫,濒临灭绝[1,2]。
黄梅县五祖镇的黄梅强立畜牧有限公司历经2年多的努力,从黄梅、宿松、蕲春、柳林等各乡镇收集了100多头梅花星猪,从而形成了一定规模的梅花星猪保种群体。
本研究采集了梅花星猪类群中有明显品种特征的49头猪个体的耳组织样品,对与产仔数(ESR、FSHβ)、生长速度(TEF1)、肌内脂肪含量(LPIN1、H-FABP)和背膘厚度(MC4R、CMYA1)相关的主要候选基因的多态性进行了检测和分析。
・ 916・ Lpinl基因的主要功能及调控路径 李素雅黄艳群 陈 文 体内脂肪的过量堆积会带来一系列生理功能的改变,包 括高胆固醇血症、高甘油三酯、胰岛素抵抗、外周血管阻力增 高等 许多研究表明,遗传在肥胖发生中起重要作用。随着 研究的深入,对肥胖产生机理的认识越来越详尽。已有430 个基因、标记、染色体区域显示了与肥胖表型的关联,推测的 位点遍布除Y染色体外的其他所有染色体 ]。目前在人和 鼠的研究表明Lpinl基因是影响脂肪沉积的重要候选基因, 本文就Lpinl基因的功能、表达特性及基因调控进行了综述, 为进一步进行其他物种Lpinl基因的研究打下基础。 1 Lpinl基因的克隆及其主要功能 1999年Peterfy等人通过对纯合的fld(The fatty liver dystrophy)鼠与正常鼠的F2代进行表型分析,构建基因图 谱,从而将与脂肪肝营养不良相关的区域定位在鼠的12号染 色体上微卫星标签D12Mitl70和D12Mitl84之间的0.42 cm 的范围内。为了进一步对fld相关区域进行定位,作者通过 表达序列标签图谱与外显子诱捕鉴定了三个候选基因,ct— la2b、Kiaa0188和Kiaa0575。表达分析表明Ctla2b和K|1 aa0575在野生型与脂肪肝营养不良型鼠肝脏中的表达没有 差异,而Kiaa0188只在野生型鼠肝脏中表达,在脂肪肝营养 不良鼠肝脏中未见表达,这表明Kiaa0188是fld突变的关键 候选基因有待于进一步对其进行研究[2]。2001年Peterfy等 人通过定位克隆对与脂肪肝营养不良产生相关的三个候选基 因分别进行了鉴定,发现Lpinl(formerly Kiaa0188)在fld和 fld ,株系小鼠中都发生了突变,在这两种株系小鼠的脂肪组 织中Lpinl mRNA的表达量都大量降低,而在野生型小鼠的 脂肪组织中,Lpinl mRNA的表达量较高且是在3T3一L1前 体脂肪细胞分化的早期被诱导,并发现fld鼠脂肪细胞的形 成模式出现了异常¨3]。这表明I pinl不仅与脂肪沉积有关, 而且与脂肪细胞的形成有关。 2006年Han等研究表明I.pinl是一种编码Mg2+依赖 性的磷脂酸(PA)磷酸化酶的基因,该酶活力与细胞膜和细胞 液有关,脂分析表明缺乏PAH1的突变将导致甘油二酯和甘 油三酯量的减少,缺少这种酶的酵母,其脂肪细胞减少了 9O _4]。这也表明L pin1与脂肪沉积及脂肪细胞的形成有 关。 Lpinl除了影响脂肪沉积和脂肪细胞的形成外,后续实 验表明Lpinl不同表达形式有不同的功能,且同一表达形式 在不同组织中有不同的效应。2006年Yao—Borengasser A 等发现,鼠Lpinl的两种剪接形式具有不同但互补的功能 ]。 基金项目:国家自然科学基金(30771533】;国家十一五支撑计划 (2008BADB2BO1);2009郑州市创新型科技人才队伍建设 工程科技创新团队(096SYJH16092) 作者单位:河南农业大学生命科学院,郑州(李素雅) 河南农业大学牧医工程学院,郑州(黄艳群、陈文) 邮 编450002 收稿日期2O1O—O2一l2 Journal of Qiqihar Medical College.2010,Vo1.31,No.6 ・综述・讲座・ I pin1一a的表达高峰出现在3T3一L1细胞分化的第2天,之 后其表达水平逐渐下降;相反,Lpinl—B在细胞分化的第1O 小时瞬时上升,接着在2O小时下降到背景水平,在2~6天又 逐渐上升。亚细胞定位表明I pin1一a主要位于核内,是细胞 分化所必须的;而lipinl一8主要位于胞浆内,其优势效应与 脂肪细胞内脂肪生成和甘油三酯的储存相关基因(脂肪酸合 成酶和甘油二酯酰基转移酶)的表达诱发有关[ 。2005年 Phan J、Reue K等研究表明,I pinl基因在脂肪组织和骨骼肌 组织中具有不同的功能,脂肪细胞的Lpinl基因影响脂肪细 胞的脂肪储存能力,而骨骼肌中Lpinl水平则是全身能量消 耗和脂肪利用的决定因子_7]。 此外,I pinl还与糖尿病及胰岛素耐受性有关,Suviolahti 等通过对瘦人、胖人以及对照人群的研究发现Lpin1基因与 血清胰岛素水平和体重指数有关 8]。Kang等人在上的研究 表明Lpinl基因的遗传变异能够影响降血糖药吡格列酮(pi- oglitazone)对二型糖尿病的治疗作用[9]。Dongryeol Ryu等 实验表明,如果患脂肪肝营养不良的鼠没有表达功能性的 I pinl,将表现出与脂肪营养不良相关的胰岛素耐受性,这表 明脂肪特异性的Lpinl在胰岛素信号途径中有重要作用[1 。 2 Lpinl基因的调控路径 L,pin基因家族共有三个成员,Lpinl、Lpin2、Lpin3,他们 分别编码LPIN1、LPIN2、LPIN3蛋白。LPIN蛋白家族的成 员都具有磷脂酸磷酸化酶的作用,它们是甘油三酯生物合成 所必须的;同时它们作为转录辅激活因子,调控脂质代谢相关 基因的表达_1 。LPIN1蛋白作为LPIN蛋白家族的一员,具 有LPIN蛋白家族共有的调控功能。首先,LPIN1蛋白作为 一种酶,参与甘油三酯和磷脂合成;其次,LPIN1蛋白作为一 个转录辅激活因子,直接与细胞核受体过氧化物酶体增生物 激活受体a(PPARa)和PPARa共活化物PGC—la直接相互 作用并形成复合物,以调节脂肪酸利用及脂类合成相关基因 的表达(图1)1] 。另外,LPIN1蛋白还具有在脂肪、骨骼肌、 肝脏等组织和外周神经中调节脂类自身代谢平衡的独特生理 学功能 ”]。
Gly㈣liDid b n is Glreea ̄1-31曲D 贰0 圃l rs叩I∞q htid 国固l Pho ̄tidate 叵圃I Did k1ycarol / 15o60holt0i出1H∞yll1ycml Th-薯t ipttonnl eO-cti’栅
图1 Lipin蛋自家族具有甘油三醋和磷脂合成 以及具有转录辅激活蛋白的双重功能 齐齐哈尔医学院学报20lO年第31卷第6期 Lpinl基因不仅影响生物体内脂肪沉积,还影响到肝脏 葡萄糖代谢。肝脏葡萄糖产生的一个主要转录辅激活因子 TORC2[Ⅲ作用于I pin1,可影响肝脏中葡萄糖的产生,进而 影响到胰岛素的耐受性。增强TORC2的活性,将会使Lpinl 的表达量升高,从而使胰岛素耐受性升高。在肝原细胞中, TORC2使I pin1的表达量升高,但CREB的抑制剂ACREB 使Lpinl的表达量降低,表明在肝脏细胞中,T()Rc2/cREB 复合体共同调控Lpinl的表达0。] 另外,Lpinl表达量的升 高将增加细胞内甘油二酯(DAG)的量,并部分通过PKce介 导的方式抑制胰岛素信号途径,从而使肝脏葡萄糖的产量下 降(图2)l1 1 7]。在患糖尿病鼠的肝脏中,Lpin1的表达量比 正常鼠高,当把糖尿病鼠肝脏中的Lpinl敲除后,血液中葡萄 糖的量大量降低,并且与葡萄糖生成有关的主要基因(PEP— CK、G6Pase、PGC一1a)的表达量也降低,从而使胰岛素耐受 性降低,并且使其高血糖症恢复正常 ]。 图2 TORe2和Lpin1介导的胰岛素耐受性 此外,在健康的人和鼠脂肪组织中研究发现Lpinl mR— NA表达水平与脂类代谢相关基因表达水平具有相关性,并 且发现Lpinl基因在肝脏中具有转录辅激活物PPARa的功 能。在人脂肪组织中,发现I pinl基因的表达水平与PPARa 基因表达水平具有极显著的正相关关系(R 一0.74;P<1× 10 ),与PPARa基因介导链中脂酰辅酶A脱氢酶(MCAD) 也具有很强的正相关关系(R。一0.74;P<1×10。),与磷酸 烯醇丙酮酸羧化激酶(PcK】)、脂肪酸合酶(FAs)、凝血酶敏 感素受体(CD36)、Cbl结合蛋白(cAP)、硬脂酰辅酶A去饱 和酶~1(SCD1)、激素敏感脂酶(HSL)、脂肪组织甘油三酯脂 肪酶(ATGL)、perilipin基因表达水平呈正相关关系。由此可 以看出,Lpinl基因的表达水平与脂肪酸代谢相关基因如 PPARq、MCAD、CD36、ATGI—HSL和脂类合成相关基因如 SCD1、FAS等的表达水平均具有相关关系[埘。 3药物处理对Lpinl表达量的影响 I pin1的表达除了受遗传变异影响外,一些外来因素也 会对其产生影响。Todd A.Huffman等实验发现,在鼠脂肪 细胞中,胰岛素或氨基酸处理会诱导Lpin1磷酸化,胰岛素的 这种影响作用可以被mT()R(the mammalian target of rapam— cyin,roTOR足一一种哺乳动物雷帕霉素靶位点的特殊抑制剂) 消除。这表明在哺乳动物中,I pinl可能是胰岛素以mTOR 途径作用的靶位点 ]。Yao—Borengasser A等用罗格列酮 对鼠3T3一I 1前体脂肪细胞分化期进行了10 h的处理,发现 I pin1一a的表达量增加了4O 。Lpinl~8的表达量增加了 两倍多,成熟的脂肪细胞培养6天后经罗格列酮处理24 h, Lpinl—a表达量轻微增加,Lpinl—B的表达量仍是增加了两 倍多;用吡格列酮对人成熟的脂肪细胞进行处理,发现 ・ 91 7 ・ I pinl—a和Lpinl~B表达量同样升高。这表明噻唑霉素 (TZD包括吡格列酮和罗格列酮)可能直接影响Lpinl mR— NA的转录和剪接 。 4结语 在人和鼠上的研究表明I pinl基因是影响脂肪沉积的重 要候选基因,Lpinl的不表达、过量表达均能引起脂肪沉积的 剧烈变化。随着人类对健康饮食的重视及分子生物学的发 展,如何通过分子生物学方法去研究I pin1基因及蛋白与肌 肉脂肪沉积的关系,从而更好地改良畜禽的肌肉品质已经越 来越具有重要的经济价值和实际意义。目前关于Lpinl基因 的研究已较多,但对LPIN1蛋白以及基因和蛋白的关系、蛋 白和蛋白的关系的研究还较少,有待于进一步通过对LPIN1 蛋白的研究搞清LPIN1蛋白表达与脂肪沉积的关系,从而更 好的为人类健康饮食服务。 参 考 文 献 [1]Eric E.Snyder,Brandon Waits,Louis Pe,russe et a1.The Hu— man Obesity Gene Map:The 2003 Update[J].Obesity re— search,2004,12(3):369~439 [2]P6terfy,M,J.Phan,et a1.Genetic,physical,and transcript map of the fld region on mouse chromosomel2[刀.Elsevier,1999, 62:436—444 [3]P6terfy,M.J.Phan,et a1.Lipodystrophy in the fld mouse re— suits from mutation of a new gene encoding a nuclear protein, lipin ̄J].Nature Publishing Group,2001,27:121—124 [4]Han,G.S.W.I.Wu,et a1.The Saccharomyces cerevisiae Lipin homolog is a Mg 一dependent phosphatidate phosphatase an— zyme[J].ASBMB,2006,281:9 210 [5]Yao~Borengasser A,Rasouli N,Varma V,et a1.Lipin expres— sion is attenuated in adipose tissue of insulin—resistant human subjects and increases with peroxisome proliferator——activated receptor gamma activation[J].Diabetes,2006,55(1o):2 811— 2 8l8 [6]Peterfy,M.J.Phan,et a1.Alternatively spliced lipin isoforms exhibit distinct expression pattern,subcellular localization, and role in ad|I)ogenesisfJ].ASBMB,2005,280:32 883 [7]Phan,J.and K。Reue.1apin,a lipodystrophy and obesity gene [J].Elsevier,2005,1:73—83 [8] Suviolahti,E.K.Reue,et a1.“ross—species analyses implicate lapin 1 involvement in human glucose metabolism.”[J].Hum M0l Genet,2006,l5(3):377—386 [9]Kang,E.S.S.E.Park,et a1.LPIN1 genetic variation is associ— ated with rosiglitazone response in type 2 diabetic patients[J]. Elsevier,2008,95:96—100 [1O]Ryu.D.K.J.Oh,et a1.TORC2 regulates hepatic insulin signa— ling via a mammalian phosphatidic acid phosphatase,LIPIN1 [J_j_Elsevier,2009,9:240—251 [11] Reue,K.“The lipin family:mutations and metabolism.”[刀. Curr Opin I.ipidol,2009,20(3):165—170 [12]Reue,K.and P.Zhang.“The lipin protein family:dual roles in lipid biosynthesis and gene expression.”[J].FEBS Lett,2008, 582(1):90—96 [13]Reue,K.and J.R.Dwyer.“Lipin proteins and metabolic home— ostasis.”口].J Lipid Res,2009,5O Suppl:¥109—140