牛骨骼肌特异性启动子的筛选

分别构建含有牛骨骼肌α-肌动蛋白（α-actin）启动子、牛骨骼肌肌球蛋白轻链2(mylpf)启动子及牛肌酸激酶(ckm)启动子的荧光素酶报告基因表达质粒。将3种荧光素酶表达质粒分别与含有海肾荧光素酶的质粒共转染牛成肌细胞和牛成纤维细胞。经双荧光素酶检测得到转染成肌细胞,72 h后,α-actin启动子的表达量显著高于mylpf启动子和ckm启动子,转染成纤维细胞72 h后,这3种启动子的表达量和空载体相近。结果表明,α-actin启动子在成肌细胞中的表达效率高于mylpf启动子和ckm启动子;3种启动子在成纤维细胞中的表达量与空载体相近,证明了这3种启动子的骨骼肌特异性。通过对骨骼肌特异性启动子的研究,为外源基因在骨骼肌组织的特异性表达提供了试验依据,为进一步研究转基因肉牛奠定了基础。     

利用反义寡核苷酸技术抑制MSTN基因表达的研究

在首先确定胚胎11日龄海兰鸡腿肌成肌细胞培养条件的基础上,利用RNA structure3.7软件中的步移法自行设计了反义MSTN寡核苷酸序列,全硫代修饰,利用脂质体2000成功地将其转染到体外培养的成肌细胞中。结果表明:反义寡核苷酸可以抑制MSTN基因在成肌细胞中的表达,促进成肌细胞增殖与分化,且2.0μmol.L-1为最佳浓度。     

肌肉生长抑制素基因—Myostatin的研究进展

肌肉生长抑制素又称 GDF-8,属 TGF-β超家族,是骨骼肌的负调控因子,通过调控成肌细胞的增殖影响肌肉的生长与发育,其变异会导致肌细胞增生与肌纤维肥大。Myostatin 基因功能靶向缺失的小鼠会发生显著的肌肉增生,该基因的变异也是牛双肌性状形成的重要原因。肌肉生长抑制素的研究将为肌肉萎缩等相关性疾病的治疗及动物育种提供新的途径。     

IL-15过表达对猪骨骼肌细胞成肌分化的影响

【目的】研究肌肉因子IL-15（interleukin 15）对猪骨骼肌成肌细胞增殖与凋亡的影响,为进一步研究IL-15在动物肌肉品质调控和骨骼肌疾病治疗提供依据。【方法】构建IL-15过表达慢病毒载体GV-492-IL-15,体外无菌分离培养猪骨骼肌卫星细胞,诱导分化,并通过免疫荧光染色进行成肌细胞验证。将成肌细胞转染IL-15过表达重组慢病毒载体,试验分别设置空白对照组（Control）、转染阴性对照病毒组（IL-15-）和转染GV-492-IL-15（IL-15+）慢病毒试验组（n=3）。培养72 h后,收集细胞和培养上清液。分别采用实时定量PCR（qRT-PCR）和Western Blot技术分析目的基因和蛋白的表达情况,采用ELISA试剂盒分析培养液中IL-15含量,采用CCK-8试剂盒分析成肌细胞活力,采用流式细胞术分析细胞周期和细胞凋亡,采用Western Blot技术检测与细胞凋亡密切相关的caspase-3蛋白表达水平的变化。【结果】（1）经鉴定后的质粒转染293T细胞,细胞内可观察到明显的绿色荧光,经Western Blot检测,可以观察到20 kD附近处有特征条带;（2）分离培养的猪骨骼肌卫星细胞呈梭形或纺锤形,诱导后可分化为呈管状的成肌细胞。将分化后的成肌细胞,进行α-SMA单克隆抗体免疫荧光染色,视野中90%的细胞呈阳性反应,胞浆染成红色,表明细胞为骨骼肌成肌细胞。（3）转染GV-492-IL-15慢病毒后,与对照细胞组相比,成肌细胞内IL-15 mRNA和蛋白相对表达量均极显著升高（P<0.001）,但培养液中IL-15蛋白水平变化不大（P>0.05）。CCK-8结果显示,过表达IL-15可增强细胞的增殖能力（P<0.05）。与对照组相比,转染GV-492-IL-15慢病毒的细胞早期凋亡率差异不显著（P>0.05）,但细胞晚期凋亡率显著下降（P<0.05）。与对照组相比,转染慢病毒组细胞中caspase-3蛋白有下降的趋势,但差异不显著（P>0.05）。此外,转染IL-15过表达慢病毒可使G1期细胞比例显著下降,S期和G2/M期细胞比例显著升高（P<0.05）。【结论】在正常生理条件下,IL-15是定位在细胞内并发挥作用的,IL-15过表达对猪骨骼肌成肌细胞早期凋亡没有显著影响,但可以抑制其晚期凋亡,并促进细胞增殖。这一研究将为IL-15正向调控猪骨骼肌肌肉品质和治疗相关肌肉疾病提供技术和理论依据。     

SMAD1基因的沉默和过表达及对秦川牛原代成肌细胞生肌的影响

【目的】为了探索秦川牛（Bos taurus）SMAD1基因在成肌细胞分化过程中的分子作用机制,通过研究沉默、过表达该基因后对牛原代成肌细胞分化及成肌相关基因表达量的影响,以期为BMP信号通路在牛肌肉组织生长发育过程中的作用机制提供理论依据。【方法】根据Genbank牛SMAD1（NM_001077107.2）已知序列设计并合成靶向沉默SMAD1基因的干扰序列siSMAD1和阴性对照siRNA-NC。以秦川牛原代成肌细胞cDNA为模板,利用PCR技术克隆获得SMAD1基因CDS序列,构建腺病毒过表达穿梭载体pDC316-mCMV-EGFP-bSMAD1。将腺病毒基因组质粒和腺病毒载体穿梭质粒共转染到HEK 293细胞中,通过Cre-loxp重组酶获得重组腺病毒。获得的携带目的基因的腺病毒标记为AD-bSMAD1,重组质粒pDC316-EGFP标记为AD-NC,用做对照组病毒,利用LaSRT法测定腺病毒的滴度。将获得的干扰序列siSMAD1和过表达腺病毒AD-bSMAD1分别侵染秦川牛原代成肌细胞,采用实时荧光定量PCR检测SMAD1基因和成肌标志基因MyoD、Myf5、MyoG的mRNA水平,并观察对细胞分化融合情况的影响。【结果】成功获得了1条能有效沉默SMAD1基因siRNA,将其转染秦川牛原代成肌细胞后进行人工诱导分化,相比对照组,SMAD1基因分别下调了75.4%（诱导1d,P<0.01）、66.7%（诱导3d,P<0.01）、60.0%（诱导6d,P<0.01）、54.7%（诱导9d,P<0.01）。此外,还成功构建了秦川牛SMAD1基因的腺病毒过表达穿梭载体,获得了滴度为1×10 ¹⁰pfu/mL的过表达重组腺病毒AD-bSMAD1。与对照组相比,高滴度过表达病毒AD-bSMAD1侵染秦川牛原代成肌细胞0、1、3、6、9d后,与对照组相比,SMAD1基因的表达水平分别上调了2.10倍（诱导1d）、3.19倍（诱导3d）、105.3倍（诱导3d）,P<0.01）和144倍（诱导9d,P<0.01）;结合肌管形成过程的变化和实时荧光定量结果证明,SMAD1基因促进原代成肌细胞分化和肌管形成,并显著上调成肌标志基因MyoD、Myf5、MyoG的表达。 【结论】获得了能有效沉默秦川牛原代成肌细胞SMAD1表达的特异性的干扰序列siSMAD1,以及可成功实现过表达SMAD1基因的腺病毒介导的体外表达载体,可正向调控成肌细胞的分化和肌管形成过程。     

绵羊成肌细胞的纯化、培养、鉴定及其成肌诱导分化研究

为建立绵羊成肌细胞体外纯化、培养和鉴定的方法以及对成肌细胞进行成肌诱导分化的初步研究,本试验以绵羊胎儿为材料,采用胶原蛋白酶ⅠA消化分离成肌细胞,分别用Percoll分离液梯度离心和2次差速贴壁法纯化成肌细胞,采用免疫荧光方法检测成肌细胞的特异性标志蛋白Desmin以及RT-PCR鉴定成肌细胞的定型因子Myf5和MyoD1。细胞传至第二代后用CCK-8试剂盒检测细胞生长曲线。利用含2%马血清的培养基进行分化诱导并进行MYH1(Myosin heavy chain 1肌球蛋白重链1)免疫荧光染色。结果显示,梯度离心和差速贴壁法均可获得较高纯度的成肌细胞,纯度均在92%以上。RT-PCR结果显示细胞高表达Myf5和MyoD1。细胞符合正常生长规律,生长曲线近似S形。对成肌细胞进行诱导分化,大部分细胞融合为肌管,成肌特异性标志MYH1表达呈阳性。本研究获得了绵羊成肌细胞分离纯化培养及鉴定的方法、高纯度的绵羊成肌细胞系,为以后利用成肌细胞研究肌肉发育调控机理提供了材料。     

牛MEN1基因真核表达载体的构建及其表达分析

多发性内分泌腺瘤致病因子1 (multiple endocrine neoplasia Ⅰ,MEN1)参与乳腺发育与泌乳行为的调控.本研究克隆了牛(Bos taurus) MEN1基因(bMEN1)的全长cDNA,并在不同细胞中检测bMEN1mRNA及其编码蛋白menin的表达情况.根据GenBank中bMEN1基因序列,设计特异性引物,用qRT-PCR方法得到附带EcoR Ⅰ和HindⅢ酶切位点的bMEN1片段,并将其克隆到真核表达载体pcDNA3.1-myc-his(A)中.体外转染物种同源性细胞牛乳腺上皮细胞(bovine mammary gland epithelial cell,MAC-T)和异源性细胞中国仓鼠(Cricetulus barabensis)卵巢细胞(Chinese hamster ovary cells,CHO)、小鼠(Mus musculus)成肌细胞(mouse myoblast cells,C2C12),利用qRT-PCR和Westem blot技术检测转染前后bMEN1 mRNA和蛋白menin的表达.双酶切和基因测序结果表明,成功构建了bMEN1基因的真核表达载体pcDNA3.1-myc-his-bMEN1.所建立的转染体系可以使目的基因bMEN1在3种不同细胞中成功表达mRNA和目的蛋白,转染后24 h都达到最高表达量,并达到极显著水平(P＜0.01),之后逐渐降低.其中,CHO细胞中的转染24 h后bMEN1 mRNA和menin蛋白的表达量分别是对照的28 415倍和5.65倍.本研究建立了bMEN1基因的真核表达载体及其转染体系,能够在不同细胞中成功表达,为体外研究MEN1基因对于乳腺的调节功能及其对于机体代谢的调节机制提供了一种工具和技术体系.     

Ide基因通过AKT调控成肌细胞增殖和分化的研究

旨在了解胰岛素降解酶（insulin-degrading enzyme,Ide）在猪不同组织中的表达情况,及其在C2C12成肌细胞增殖和分化中的作用。本研究利用RT-PCR和Western blotting技术检测了Ide在8月龄雄性小型猪不同组织中的表达;利用siRNA技术干扰Ide表达,检测了Ide在C2C12成肌细胞增殖、凋亡和分化中的作用,试验分为Ide-siRNA处理组和NC-siRNA（negative control）对照组,每组3个重复。结果显示,Ide在猪的不同组织（包括大脑、股四头肌、股二头肌、背最长肌、心、肝、脾、肺、肾和睾丸）中广泛表达,其中,在股四头肌、肾和睾丸中表达量相对更高。Ide-siRNA转染成肌细胞48 h后,Ide表达量极显著下降（P<0.001）。CCK-8检测显示,干扰Ide表达促进了成肌细胞的增殖,细胞周期相关基因表达也显著升高,同时发现干扰Ide表达未引起成肌细胞凋亡。利用2%马血清诱导成肌细胞分化的同时转染Ide-siRNA以干扰其表达,在分化的第2和5天发现,与对照组相比,分化相关基因Myog、Myhc等在干扰组中的表达均显著下降,提示成肌细胞的分化受到了抑制。进一步的研究还发现,在分化的第5天,Akt2和磷酸化的AKT（P-AKT）表达量下降。综上,Ide在猪的不同组织中广泛表达,以肌肉、肾和睾丸中表达量更高。干扰Ide表达促进C2C12成肌细胞的增殖,分化时干扰Ide表达则通过Akt2/P-Akt/Myog途径抑制C2C12成肌细胞的分化。     

Functional efficacy analysis of Angelica gigas Nakai on chicken myoblast cells through cell‐based in vitro assay

The value‐added products in livestock industry is one of the key issues in order to maximize the revenue and to create a new business model. Numerous studies have suggested application of herbal plants as feed additives to increase health, productivity, and/or high‐quality product in livestock. In this study, the first experiment was designed to develop in vitro evaluation system by using primary chicken myoblast (pCM) cells isolated from pectoralis major of 10‐day‐old male embryos. Subsequently, to evaluate effects of Korean Danggui Angelica gigas Nakai (AGN), we optimized the concentration of AGN root extract for treatment of primary pCM cells. After the treatment of AGN root extract, we compared proliferation and differentiation capacity, and also examined the gene expression. In the second experiment, the next generation sequencing analysis was performed to compare the different patterns of the global gene expression in pCM cells treated with AGN extract. Three up‐regulated (pancreas beta cells, fatty acid metabolism and glycolysis) and one down‐regulated (adipogenesis) gene sets were characterized suggesting that the AGN extract affected the metabolic pathways for the utilization of fat and glucose in chicken muscle cells. Furthermore, we validated the expression patterns of the up‐regulated genes (GCLC, PTPN6, ISL1, SLC25A13, TGFBI, and YWHAH) in the AGN‐treated pCM cells by quantitative RT‐PCR. These results demonstrated that the treatment of AGN extract decreased proliferation and differentiation of pCM cells, and affected the metabolic pathways of glucose and fatty acids. Moreover, AGN extract derived from byproducts such as stem and leaf also showed the reduced proliferation patterns on AGN‐treated pCM cells. Taken together, pCM cell‐based in vitro assay system could be primarily and efficiently applied for evaluating the biofunctional efficacy of various feed additive candidates.