生肌调节因子家族功能与基因活性的影响因素分析,畜牧兽医论文

生肌调节因子家族功能与基因活性的影响因素分析,畜牧兽医论文生肌调节因子〔myogenicregulatoryfactors,MRFs〕是肌肉生成的相关基因，家族中包括MyoD、MyoG、Myf5和Myf6.MRFs作为研究动物肌肉生长和肉质性状的候选基因，已被人们广泛关注。MRFs基因家族调控着整个肌肉的发育经过，从肌祖细胞的定型、增殖及肌纤维的构成，直到个体出生后的肌肉成熟和功能完善，以及组织修复和再生等肌肉发生发育的各个环节[1-2].MRFs对肌肉发育的精准调控作用，遭到遗传和环境因素的影响。对MRFs具有调控作用的外部因素包括营养、光照、运动及激素等。研究发现，在鸡骨骼肌成肌细胞培养基中添加适量的硒浓度〔7mol/L〕能促进细胞分化和MRFs基因表示出[3];氨基酸及其代谢物对MRFs家族成员基因表示出具有调控作用[4-7];初生雏鸡限饲显着提高了胸大肌MyoD和Myf6基因的表示出量，而降低了MyoG基因的表示出量和肌纤维、纤维束直径及肌内膜和肌束膜结缔组织间隔[8];绿色光照对18日胚龄鸡胚MyoD、MyoG和Myf5基因表示出有显着影响，而提高孵化温度对鸡胚MRFs没有影响[9].作者综述了MRFs家族的构造与功能、基因表示出与活性调节，以及影响该家族成员基因活性和肌生成的外部因素，以期为动物肌肉发育调控技术奠定理论基础。1MRFs的构造与功能1.1MRFs的构造MRFs家族成员的构造共同特点是氨基酸序列都有1个由约70个残基组成的同源片段、1个富含精氨酸和赖氨酸的碱性区和1个紧邻的碱性螺旋-环-螺旋〔b-HLH〕构造[10].DNA可与b-HLH区域构成的-螺旋二聚体结合，DNA结合的生肌辨别基序包含相邻碱性区12个氨基酸残基。12个残基中，位于DNA结合区域中心的非保守残基生肌辨别基序是丙氨酸和苏氨酸，可激活生肌基因，用其他b-HLH蛋白相应位置的氨基酸取代这些氨基酸，能够灭活MRFs的转录作用，但不会影响其与DNA的结合。MRFs辨别的靶DNA具有共同的序列：-CANNG-〔N代表任何一种碱基〕，称为E-box.MRFs通过与E蛋白家族的另一类b-HLH构成异二聚体辨别靶DNA上的E-box并结合，活化肌特异性蛋白的表示出。MRFs对不同E蛋白有选择性，表示清楚其对肌特异性基因进行调控表示出的详细作用方式。MRFs在蛋白质间的辨别及构象构成上具有重要作用是由于在其b-HLH的碱性区及绞链区具有3个保守氨基酸，即丙氨酸、苏氨酸和赖氨酸，使其区别于其他b-HLH[10].在b-HLH区外，还有两个同源区：一个为紧靠氨基末端富含半胱氨酸和组氨酸的碱性区；另一个为生肌辨别基序羧基末端富含丝氨酸和苏氨酸的碱性区，是可磷酸化的部位。b-HLH的区外同源区可能与肌肉发育经过的精细调节功能有关，是MRFs家族成员功能差异的分子基础。1.2MRFs的功能MRFs家族在骨骼肌肌细胞的决定和分化中都是必需的，但其在肌肉发育经过中的作用是不同的，主要分为两个阶段：肌肉发育初级阶段，MyoD和Myf5基因主要在成肌前体细胞的命运决定和成肌细胞增殖中起作用；肌肉发育次级阶段，MyoG和Myf6基因则在成肌细胞的融合和分化中起作用[10-11].研究发现，将小鼠的MyoD基因转入C3H成纤维细胞中能够诱导其出现成肌作用，证实了MyoD与肌肉发育严密的相关性[12].对于成年动物，肌细胞的增殖和肌肉组织的增生可以经由MyoD和Myf5的表示出量进行判定，MyoD调控着肌细胞的分化，而Myf5则主要调节肌细胞的再生和动态平衡，二者的功能在胚构成期能够相互补偿，但成年期就失去了互补功能[13].假如MyoD表示出遭到阻遏，Myf5出当代偿性高表示出，小鼠肌肉发育不受影响；若阻遏Myf5表示出，则不能构成早期肌节，小鼠会因缺乏肌节与生骨节之间的互相作用而在出生时死亡。MyoD和Myf5都缺乏的小鼠，不能生成骨骼肌，肌卫星细胞也受影响[13].MyoG是肌管和肌纤维构成的必需因子，缺乏MyoG的鼠无肌纤维生成，但肌卫星细胞不受影响。Myf6调控肌管的分化，其蛋白活性缺失将导致肌肉发育不良，Myf6减少的小鼠能生成骨骼肌，但因肋骨生长缺陷而在出生时死亡[14].2MRFs的表示出与活性调节2.1MRFs的表示出MRFs的功能与之在骨骼肌发育经过中的表示出时序性关系密切。Myf5和MyoD基因的表示出是在肌肉生成早期分化阶段，是初级MRFs.MyoD和Myf5基因在成肌细胞增殖经过中表示出，主要介入生肌经过，华而不实Myf5最早表示出，MyoG与Myf6主要负责肌肉分化[11].MyoG在分化末期表达，Myf6基因主要在出生后表示出，均属次级MRFs.Myf6通过调控收缩蛋白和调节蛋白同工型在不同时期的表示出，使肌肉细胞分化为不同类型的肌纤维。研究发现，随着火鸡胚胎发育，MyoD和MyoG的mRNA表示出量均显着下降，品系和性别对其表示出也有显着影响[15];而Myf6在不同鸭品种同一肌肉组织中的表示出变化规律一致，而在不同肌肉组织中的表示出形式不同，该基因介入了胸肌、腿肌组织的发育，在胸肌、腿肌中表示出形式不同，揣测Myf6基因在胸肌、腿肌中的调控存在差异[16].MyoD和Myf5表示出量能够用来揣测成年动物的骨骼肌发育[13].MyoD基因在波兰长白猪后腿中表示出量显着高于皮特兰猪和波兰大白猪；转录因子pax7在皮特兰猪后腿肌中表示出量最高，而波兰长白猪表示出量最低；MyoD和pax7基因在皮特兰猪和波兰长白猪发育早期的表示出量高于发育后期，皮特兰猪较高的产肉性能与其较大量的活化肌卫星细胞相关；Myf6基因的表示出量没有遭到肌肉类型、年龄和品种的影响[17].2.2MRFs的活性调节决定MRFs基因能否活化和表示出的因素是非常复杂的，可能由发育、细胞生长状态及其他细胞因子等内部因素调控，可以能由运动、营养及应激等外部因素调控。这些因素可直接影响MRFs的转录，或通过蛋白间的互相作用间接影响其表示出。大多数的骨骼肌基因控制区都有一个或多个E-box,其是MRFs激活肌肉基因转录的重要途径。MRFs能够有效结合E蛋白〔E12、E47和ITF1〕构成二聚物，进而激活包含E-box的肌肉基因启动子的肌肉特异性转录[13].-肌动蛋白基因和肌球蛋白重链-1基因的控制区无E-box,也能通过一些蛋白因子如加强子-结合因子-2间接调控MRFs.MRFs遭到DNA结合抑制因子〔Id〕的负调节，Id是一种无碱性区的HLH蛋白。Id主要与E蛋白构成二聚物阻止其与MRFs结合，进而阻止肌肉特异性基因激活，Id可以与MRFs聚合直接抑制MRFs与DNA结合[18].Id因子至少由Id1、Id2、Id3和Id4编码。Id1、Id2对MyoD和Myf5的抑