DNA甲基化与去甲基化调控脂肪沉积的研究进展

脂肪沉积是一个复杂的生物学过程,受遗传和表观遗传的调控作用。DNA甲基化和去甲基化是表观遗传修饰的重要方式,可通过与转录因子的相互作用或改变染色质的结构调控基因的表达,进而参与机体生长发育和细胞分化等重要的生命过程。动物脂肪沉积是脂肪细胞增殖分化和肥大的结果,脂肪细胞分化是由多能干细胞经前体脂肪细胞向成熟脂肪细胞转化的过程。相关研究表明,转录因子过氧化物酶体增殖物激活受体γ(peroxi-some proliferator activiated receptorγ,PPARγ)和CCAAT增强子结合蛋白家族(CCAAT enchancer binding proteinfamily,CEBPs)在脂肪沉积过程中起关键调控作用。近期研究发现,DNA甲基化可以通过调控脂肪形成过程中相关基因的表达而参与脂肪细胞的分化和脂肪组织的生长发育。去甲基化也可影响动物脂肪沉积过程,但其具体机制目前尚不清楚。作者主要介绍了DNA甲基化和去甲基化的定义、发生位点、生物学功能、参与DNA甲基化和去甲基化过程中的酶及其作用机制,概述了脂肪沉积过程及PPARγ、C/EBPα等转录因子在脂肪沉积过程中的调控作用,重点阐述了DNA甲基化和去甲基化对脂肪形成相关基因的表达和对脂肪细胞分化的影响,旨在为阐明脂肪沉积机制及改善动物肉质品质提供参考。     

维生素A对肉牛脂肪沉积及其调控的研究进展

维生素A是肉牛维持正常生理功能、生化代谢及生长发育所必需的一类脂溶性维生素，机体自身不能合成，必须由饲粮供给。饲粮中维生素A不仅影响肉牛视觉和骨骼发育，也对肉牛脂肪沉积和肌肉大理石花纹形成等发挥着重要调控作用。在生产中，肉牛处在不同生理阶段对维生素A的需要量也不同，胎牛和犊牛阶段补充维生素A可增强肌内脂肪细胞发育和脂肪细胞增生，促进肌内脂肪沉积；育肥期限饲维生素A可提高肉牛的肌内脂肪沉积和大理石花纹等级。大理石花纹与牛肉的嫩度和风味密切相关，是衡量牛肉品质的重要指标。维生素A在肉牛体内通过其活性代谢产物视黄醇、视黄醛和视黄酸促进脂肪的形成，并在成脂定型、成脂分化和脂质蓄积的每个阶段都发挥重要作用。脂肪沉积过程受转录因子过氧化物酶体增殖物激活受体（peroxisome proliferator-activated receptors，PPARs）、CCAAT增强子结合蛋白（CCAAT-enhancer binding proteins，C/EBPs）和Janus激酶-信号转导及转录激活因子（JAK-STAT）信号转导通路等调控。表观遗传修饰的DNA甲基化和去甲基化也可通过调控脂肪形成过程中相关基因的表达参与脂肪细胞的分化和脂肪组织的生长发育，从而影响肉牛的脂肪沉积。作者主要介绍了脂肪组织不同阶段的形成过程和维生素A的生物学功能；重点阐述了肉牛在不同生理阶段补充和限饲维生素A，通过转录因子的表达、表观遗传修饰等途径来影响成脂相关信号通路调控脂肪沉积的机理，以期为促进维生素A改善肉牛品质和高档牛肉生产提供参考。     

过氧化物酶体增殖物激活受体γ信号通路调控脂质代谢的研究进展

过氧化物酶体增殖物激活受体γ(PPARγ)是体内脂肪形成的必需转录因子,处于脂质沉积过程中信号传递通路的核心枢纽位置,促进多能间充质干细胞向脂肪细胞的定向、增殖分化和脂质沉积。本文首先介绍了PPARγ的基本结构和调控靶基因的基本特征,然后以脂肪细胞形成和脂肪沉积为主线,综述了PPARγ信号通路在脂肪细胞形成、脂肪沉积和脂肪因子分泌、营养水平等脂肪代谢过程的调控作用,最后对PPARγ与生物钟相互反馈调节关系以及其在脂质沉积中扮演重要作用进行了概述,对进一步深入综合了解PPARγ对脂肪代谢调控的分子机制具有重要意义,为脂肪代谢及相关疾病的人工干预提供靶基因和新途径。     

小鼠早期胚胎发育过程中的DNA去甲基化

表观遗传修饰在基因转录与表达、细胞生长与分化以及动物个体正常发育等过程中都具有重要的调控作用。表观遗传修饰发生异常,会引起机体生长发育中的各种异常。哺乳动物从精卵受精到附植前的胚胎早期发育阶段会发生重要的表观遗传重编程,主要包括DNA甲基化和组蛋白修饰。精卵受精后DNA发生主动和被动2种方式的去甲基化。本文主要综述了与DNA甲基化相关的蛋白和早期胚胎发育过程中的去甲基化机制,并对小鼠附植前胚胎发育过程中的DNA甲基化的动态变化进行了详细的论述。     

脂肪细胞分化的转录因子及转录调控

脂肪细胞分化与糖和脂肪代谢、机体能量平衡、肉品品质等密切相关,由分化转录因子调控。本文对脂肪细胞分化的3类转录因子PPARγ、C/EBPs和ADDl及其对脂肪细胞分化的调控进行综述。     

脂肪相关lncRNAs在动物中的研究进展

脂肪是动物体内重要的储能物质,与动物的瘦肉率等重要的经济性状密切相关。脂肪发育是一个复杂而精密的过程,受到多种脂肪生成相关基因、转录调节因子及表观遗传因子的共同调控。长链非编码RNAs(long non-coding RNAs,lncRNAs)是一类长度200 nt的非编码RNAs,可以在转录、转录后及表观修饰等多个水平上调节靶基因的表达,进而调控生命活动。近年来有关lncRNAs的研究逐渐增多,其作用范围几乎覆盖了生命活动的各个方面,也有一些lncRNAs被证实在脂肪发育的过程中发挥重要的调控作用,如棕色脂肪lncRNA 1(Blnc1)可以通过核糖核蛋白复合物促进棕色和米色脂肪细胞分化,该复合物也能够与早期B细胞因子2(Ebf2)起作用以增强产热基因如解偶联蛋白1(Ucp1)的表达;lnc-BATE1是棕色脂肪组织形成和结合异质核核糖核蛋白U(hnRNPU)以发挥产热作用所需的调控因子;lncRNA SRA能与过氧化物酶体增殖物激活受体γ(PPARγ)结合并增强PPARγ活性及其他多种途径,促进前脂肪细胞向脂肪细胞的分化,进一步调控脂肪的功能。作者对lncRNAs的基本特征、作用机制及其研究方法等,以及国内外对于脂肪发育相关lncRNAs的研究结果进行了综述,以期为进一步探索lncRNAs对脂肪发育的调控机制提供参考。     

前体脂肪细胞诱导及分化机制的研究进展

前体脂肪细胞分化过程即脂肪生成过程,在此过程中大量转录因子、非编码RNA及信号通路都发挥着重要的作用。文章综述了前体脂肪细胞分化过程中,成脂基因如C/EBPα和PPARγ等对前体脂肪细胞分化的调控;非编码RNA如长链非编码RNA(lncRNA)、小RNA(microRNA)、环状RNA(circRNA)对脂肪沉积、组织发育以及能量代谢等的调控过程;信号通路如Wnt/β-catenin信号通路、促分裂原活化蛋白激酶(MAPK)信号通路、Hedgehog信号通路对脂肪细胞分化的抑制作用;还有一些酶、抑制剂等对前体脂肪细胞诱导分化的调节作用,以期为厘清前体脂肪细胞诱导及分化机制提供参考。     

PPARγ基因调控猪脂肪沉积研究进展

PPARγ是调控细胞功能和基因转录的一个重要基因,是脂肪细胞基因表达和胰岛素细胞间信号传递的主要调节者,在脂肪细胞分化和机体能量、葡萄糖和脂肪代谢调控中起着重要作用。PPARγ不仅是脂肪组织发育的中心调控剂,而且在转录水平上调控多种参与脂肪酸转运和代谢相关的基因。因此,揭示PPARγ基因的表达规律和分子作用机制,可以为研究脂肪在猪体内沉积过程提供重要的理论基础。本文将就近年来关于PPARγ基因调控猪脂肪代谢的分子机制进行综述。     

牛PPARγ基因对脂肪细胞增殖分化的影响

取郏县红牛第6和第7肋骨间肌间脂肪组织为试验材料,分离并培养原代前体脂肪细胞。在诱导分化牛前体脂肪细胞过程中,添加终浓度为1μmol/L的吡格列酮对脂肪细胞进行药物干预,上调过氧化物酶体增殖物激活受体γ(peroxisome proliferations actirated receptorγ,PPARγ)基因的表达后,通过MTT检测牛前体脂肪的增殖;油红O提取比色法检测牛前体脂肪细胞分化过程中脂滴的分泌;利用real-time PCR技术检测PPARγ基因表达上调后其他参与脂肪分化相关基因的表达情况。结果显示:吡格列酮药物干预后,PPARγ基因表达明显上调(P0.01);PPARγ基因的表达上调后,牛脂肪细胞的增殖能力下降,分化能力增强;脂肪分化相关基因C/EBPA、SREBP11、FABPA、PLIN1、LPL和IGFBP2的表达量明显上调(P0.05),GATA2和FAS基因的表达量没有发生明显变化。结果表明:PPARγ基因的表达可显著影响脂肪细胞的增殖与分化,可能与肉牛脂肪沉积有一定的关系。     

DNA甲基化标记及其在猪生产上的研究进展

<正>表观遗传学是在不影响DNA序列变化的前提下,而发生的可遗传基因表达的变化[1]。DNA甲基化是重要的表观遗传学现象之一,它的主要作用是通过与转录因子相互作用或者改变染色质的结构来抑制基因的表达[2],启动子区和转录起始位点的DNA的甲基化作用尤其突出,DNA甲基化参与生命体活动的很多过程,目前检测DNA甲基化     

全反式视黄酸对3T3-L1前脂肪细胞分化及PPARγ和C/EBPα mRNA表达的影响

本研究旨在探讨全反式视黄酸(all trans retinoic acid,ATRA)对3T3-L1前脂肪细胞分化的影响及其机制。培养3T3-L1前脂肪细胞,分别设置对照组以及10-9、10-8、10-7、10-6和10-5 mol/L ATRA的处理组,油红O染色观察3T3-L1前脂肪细胞分化的形态变化;油红O染色提取法分析不同浓度ATRA对3T3-L1前脂肪细胞分化的影响;Real-time PCR技术检测脂肪细胞分化相关基因过氧化物酶体增殖物激活受体γ(peroxisome proliferator activated receptor,PPARγ)、CCAAT/增强子结合蛋白α(CCAAT/enhancer binding proteinα,C/EBPα)mRNA水平的表达。结果表明:10-7、10-6和10-5 mol/L的ATRA抑制3T3-L1前体脂肪细胞的分化(P0.01),而10-9和10-8 mol/L的ATRA对3T3-L1前体脂肪细胞分化没有显著影响(P0.05)。10-5 mol/L的ATRA处理的前脂肪细胞,分化相关基因PPARγ和C/EBPαmRNA的表达减少,与空白对照组比较差异有统计学意义(P0.01)。结果显示,高浓度的ATRA可以抑制3T3-L1前脂肪细胞分化,减少脂肪细胞分化过程中脂质的堆积,机制可能与其抑制脂肪细胞分化相关基因PPARγ和C/EBPαmRNA表达有关。     

细胞分化的甲基化调控及其分子机理

长期以来,对细胞分化过程的研究,尤其是对干细胞及其谱系的功能差异分析,主要集中在基因的转录水平调控。然而,越来越多的研究发现,DNA的甲基化、染色质重塑、基因组印记、染色体失活、非编码RNA作用等表观遗传学机制对哺乳动物发育、胚胎细胞分化及癌细胞增殖过程发挥着重要的作用。其中以DNA甲基化这种形式最为常见。作者就DNA甲基化对影响转录、分子调控、神经元发育、遗传等方面的最新研究成果进行综述。     

miR-130b靶向PPARγ抑制家兔前体脂肪细胞分化

旨在探究miR-130b是否可通过靶向PPARγ抑制家兔前体脂肪细胞的分化。采集初生新西兰仔兔肾周脂肪细胞进行原代培养,鸡尾酒法诱导分化后,用RT-qPCR分别测定前体脂肪细胞分化第0、第2、第6、第10天miR-130b表达量及PPARγ(Peroxisome Proliferators-Activated Receptorγ,PPARγ)和C/EBPα(CCAAT/enhancer binding proteinα,C/EBPα)mRNA的表达量,生物信息学软件鉴定miR-130b的同源性,预测miR-130b的靶基因;前体脂肪细胞转染miR-130bmimic和miR-130binhibitor后,检测miR-130b、PPARγ和C/EBPα的表达差异,用油红O染色鉴定前体脂肪细胞分化程度。结果表明:1)在前体脂肪细胞分化过程中,miR-130b、PPARγ和C/EBPα表达量存在差异;分化第8天时,油红染色发现大量橘红色脂滴;生物信息学软件预测PPARγ可作为miR-130b的靶基因,且miR-130b在哺乳动物中具有较高的同源性。2)过表达miR-130b后,mimic组PPARγ和C/EBPα的表达量极显著低于NC组(P0.01)。3)抑制表达miR-130b后,inhibitor组PPARγ的表达量极显著高于inhibitor NC组(P0.01),inhibitor组C/EBPα表达量显著高于inhibitor NC组(P0.05)。4)油红O染色显示分化程度:inhibitor组NC组mimic组。综上所述,miR-130b在家兔前体脂肪细胞分化过程中差异表达,且可通过靶向PPARγ抑制前体脂肪细胞分化。     

DNA甲基化对早期胚胎发育的影响

综合分析了DNA甲基化的表观遗传特征,结合DNA甲基化在不同物种、不同发育阶段胚胎中的调控模式,以期从早期胚胎死亡角度揭示DNA甲基化作用对胚胎早期发育基因的表达调控作用,进而阐明胚胎发育过程中的表观遗传调控机制。     

DNA甲基化与去甲基化调控肌肉发育研究进展

肌肉发育是一个复杂的生物学过程,其调控机制尚不完善。但近年来表观遗传修饰对肌肉发育的调控作用逐渐成为热点领域,研究发现DNA甲基化与去甲基化修饰对肌肉发生与发育起到重要的调控作用。肌肉干细胞特异位点通过DNA甲基化修饰,影响肌肉发育过程关键基因的表达,进而调控早期发育的生肌过程。本文主要围绕肌肉发育过程中DNA甲基化及去甲基化修饰的变化、重要的甲基转移酶和去甲基化酶以及营养物质通过DNA甲基化修饰影响肌肉发生的作用进行论述。     

猪脂肪细胞分化的调控

动物体内脂肪的沉积过程一方面是脂肪组织细胞内脂肪的不断合成、蓄积过程,另一方面是脂肪组织脂肪细胞的不断分化过程。因此,脂肪细胞分化的调控在脂肪沉积的调控中占有重要地位。本文阐述了猪脂肪细胞分化的几种调控措施,包括激素调控、生长因子调控、细胞外基质调控、不饱和脂肪酸调控和分化转录因子调控。     

猪脂肪细胞分化的调控

动物体内脂肪的沉积过程一方面是脂肪组织细胞内脂肪的不断合成、蓄积过程。另一方面是脂肪组织脂肪细胞的不断分化过程。因此，脂肪细胞分化的调控在脂肪沉积的调控中占有重要地位。本文阐述了猪脂肪细胞分化的几种调控措施。包括激素调控、生长因子调控、细胞外基质调控、不饱和脂肪酸调控和分化转录因子调控。     

脂肪细胞定向和分化因子1(ADD1)基因的研究进展

脂肪细胞定向和分化因子1(ADD1)是重要的核转录因子。ADD1不但是脂肪分化过程中重要的转录因子,同时还可以调控与脂肪代谢相关酶基因的表达。在人类和老鼠的研究发现ADD1基因与肝脏、脾脏等非脂肪组织的脂肪沉积有明确的连锁关系。实验研究提示:ADD1基因可能是影响动物肉质性状和屠体性状的候选基因。     

脂肪细胞定向和分化因子1（ADD1）基因的研究进展

脂肪细胞定向和分化因子1(ADD1)是重要的核转录因子。ADD1不但是脂肪分化过程中重要的转录因子，同时还可以调控与脂肪代谢相关酶基因的表达。在人类和老鼠的研究发现ADD1基因与肝脏、脾脏等非脂肪组织的脂肪沉积有明确的连锁关系。实验研究提示：ADD1基因可能是影响动物肉质性状和屠体性状的候选基因。     

转录因子互作调控鸡脂肪细胞分化研究

哺乳动物的CAAT增强子结合蛋白α(C/EBPα)、CAAT增强子结合蛋白β(C/EBPβ)、过氧化物酶体增殖物激活型受体γ(PPARγ)和胆固醇调节元件结合蛋白质1(SREBP1)是脂肪细胞分化调控的重要因子,鸟类脂肪细胞分化的分子调控网络目前还不清楚。本研究利用荧光素酶报告基因检测发现,C/EBPα、C/EBPβ和SREBP1过表达促进鸡PPARγ基因启动子活性(P0.05);C/EBPβ和SREBP1过表达抑制鸡C/EBPα基因启动子活性(P0.05);PPARγ过表达促进鸡FAS基因启动子的活性(P0.05),并抑制鸡LPL和AFABP基因启动子活性(P0.05),但对鸡C/EBPα基因启动子活性没有显著影响(P0.05)。本研究结果为进一步阐明鸡脂肪细胞分化的转录调控网络奠定了基础。