过表达UCP3基因对萨湖羊前体脂肪细胞分化的影响

旨在阐明萨湖羊解偶联蛋白3(UCP3)基因的组织、细胞表达模式,阐明过表达UCP3对揭示对萨湖羊前体脂肪细胞分化的影响。本研究通过实时荧光定量PCR(real-time quantitative PCR,qPCR)技术检测UCP3基因在3只萨湖羊心脏、肝脏、脾脏等组织中的表达分布及在成脂诱导分化不同时期的表达水平;过表达UCP3后,采用qPCR验证过表达效率;利用油红O染色、脂质提取分析及脂肪细胞分化标志基因的检测,分别从细胞形态学和生物学角度明确过表达UCP3对萨湖羊脂肪细胞脂质生成的影响。结果表明:UCP3基因在萨湖羊各组织中广泛表达,在心脏和脾脏中相对表达量较高;时序表达谱显示,在萨湖羊前体脂肪细胞分化过程中UCP3基因表达量呈上升的趋势(P<0.05);过表达UCP3后,萨湖羊前体脂肪细胞的脂滴明显增多,极显著增加了脂质含量(P<0.01);脂肪细胞分化标志基因PPARγ、C/EBPα、LEP mRNA水平极显著上升(P<0.01),FAS、UCP1 mRNA水平显著上升(P<0.05)。本研究揭示了萨湖羊UCP3的表达模式,验证了过表达UCP3能够促进萨湖羊前体脂肪细胞的成脂分化,推测UCP3是萨湖羊前体脂肪细胞的正调控因子,可能是通过调控PPARγ、C/EBPα和FAS等分化关键基因的表达来实现的。

UCP3基因新突变致非综合征性肥胖的特征分析

目的:单基因非综合征性肥胖(MNSO)是一类独立于环境因素并由单一基因突变引起的个体肥胖,明确其病因与临床特征具有重要意义。方法:患者因腰椎间盘突出在我科住院治疗,收集病史及各项检查结果,因高度肥胖行全外显子组测序,明确病因并对致病基因突变进行生物信息学分析。结果:患者自10岁开始体重明显增加,入院时体重指数(BMI) 39.81,同时合并糖尿病与高血压,经基因检测在UCP3基因的3号外显子上发现变异(c.208C>T, p.R70W),导致UCP3蛋白的第70个氨基酸Arg被Trp替代。Mutation Taster和Revel软件均预测该基因变异具有致病性。蛋白质3D模型显示突变主要发生在缬氨酸(Val)和精氨酸(Arg),而且UCP3基因突变还可以增加2型糖尿病的发病风险。结论:UCP3基因突变是单基因非综合征性肥胖和2型糖尿病重要遗传因素。

急性运动中线粒体能量转换调节的生物力能学分析:ROS和UCP3的作用

目的:研究1次耐力性运动过程中,骨骼肌线粒体ROS生成与UCP3表达与线粒体生物力能学改变的关系,及其在线粒体能量转换调控中的作用。方法:建立SD大鼠3级递增负荷跑台运动实验模型,分别以安静态、运动45min、90min、120min和150min时为实验观察点(time course),测定骨骼肌线粒体ROS生成,膜电位水平,态4呼吸速率,ATP合成速率,线粒体解偶联蛋白3(UCP-3)mRNA及其蛋白表达。结果:运动过程中ROS生成呈先升高后下降的变化趋势,运动120min时达峰值,其中运动45min、90min、120min和150min时ROS生成均较安静时显著升高(P<0·05,P<0·001,P<0·001和P<0·01),运动150min时ROS生成较120min时显著下降(P<0·001)。态4呼吸速率亦呈先升高后下降的并行性变化趋势,其中运动90和120min时较安静时显著增加(P<0·01和P<0·001),并于120min时达到峰值,150min时较120min时显著降低(P<0·001)。各实验观察点大鼠线粒体膜电位无显著差异(P>0·05)。ATP合成速率于运动45min时增加随后减小,150min时较45min时显著减小。UCP3mRNA和蛋白表达水平总体呈升高趋势,其中UCP3mRNA表达在运动至90min、120min及150min时均较安静时显著升高(P<0·001,P<0·01和P<0·01),其蛋白表达水平升高相对滞后一个时间段,在运动至120min及150min时较安静时显著升高(均P<0·001)。结论:一次性耐力运动初期ROS大量产生这一过程使线粒体膜维持适宜的跨膜电位,线粒体ATP合成速率降低是ROS线粒体能量转换过程调节线粒体功能的初始环节。随着ROS大量生成,其可能通过“ROS-质子漏”和“ROS-UCP3-质子漏”两条途径在运动中线粒体能量转换的精确调控中起“分子开关”作用,并作为始动因素参与了呼吸链电子传递与能量转换的能量分配的反馈调节,调控ATP生成。

猪UCP3基因部分编码区序列分析及其单核苷酸多态与胴体、肉质性状的遗传效应

以猪解耦联蛋白基因 3(UCP3)作为控制猪胴体与肉质性状主基因的候选基因。利用直接测序法对 4个品种猪骨骼肌中UCP3基因的部分编码区序列 (第 4外显子部分及第 5、6、7外显子全部片段 )进行比较分析 ,发现3个cSNP位点 ,其中ORF中第 84 2碱基的突变可导致相应编码氨基酸序列的改变 :甲硫氨酸→苏氨酸 ,选取此位点作为猪UCP3基因的多态位点。用PCR SSCP检测方法在 3个品种猪中进行该cSNP位点多态性片段的基因型分型 ,结果显示在 3个猪群中表现出 3种基因型 (AA、AB、BB) ,χ2 独立性检验结果表明 3种基因型在各品种间分布不一致 ,梅山猪同大白、长白猪分别比较差异极显著 (P <0 0 1) ;对大白×梅山资源家系F2 代 139头个体进行了该多态片段的基因型鉴定 ,并对其基因型与所检测个体相应的胴体、肉质性状采用GLM分析进行遗传效应研究 ,结果表明 :该基因对一些胴体、肉质性状有显著性影响 ,并且该基因以加性效应为主 (如 ,眼肌高度、背最长肌色值、系水力的加性效应都达显著水平 )。因此 ,推测UCP3基因可能是影响猪胴体及肉质性状的主效基因或与主效基因紧密连锁的标记基因 ,并且能够在分子标记辅助选择中用于对猪胴体。

猪解耦联蛋白基因3(UCP3)3′侧翼区突变位点多态性及其对胴体、肉质性状的影响

利用PCR-RFLP技术,分析了猪解耦联蛋白基因3(UCP3)的3′侧翼区一碱基变异区Ava 位点的多态性在不同猪群体间的基因型分布及其多态性对猪胴体、肉质性状的影响。结果表明:经χ2独立性检验,发现该多态片段3种基因类型在各品种间分布不一致,杜洛克与中国地方猪种淮南猪、二花脸猪、清平猪、八眉猪相比差异极显著(P<0.01),中国地方猪种间比较差异均不显著(P>0.05);采用最小二乘法以及回归法分析了大白×梅山资源家系F2代139头个体的Ava 位点多态性与相应的胴体、肉质性状的连锁关系,未发现该位点对猪胴体、肉质性状的显著性影响。UCP3基因3′侧翼区多态位点基因片段在各猪群间分布类型的不同显示出中国地方猪种与外来猪种相比所具有的种质差异,但该位点是否用作为改良猪胴体、肉质性状的标记位点并在标记辅助选择中加以应用还有待进一步的研究。

铁对肥胖大鼠解偶联蛋白(UCP2和UCP3)基因表达的影响

为了探讨铁对肥胖大鼠白色脂肪组织中UCP2及骨骼肌中UCP3基因表达的影响 ,应用RT PCR方法测定UCP2、UCP3mRNA表达水平。结果表明 :(1)适量补铁可改善机体甲状腺激素水平 ;(2 ) 5、10、2 0倍铁的高能饲料组肥胖大鼠的脂体比正常铁高能饲料组显著下降 (P <0 0 5 ) ;(3)缺铁使肥胖大鼠UCP2、UC P3mRNA表达水平明显降低 ;(4)补铁可使肥胖大鼠骨骼肌中UCP3mRNA表达水平增强 ,以 5倍 [(2 5 5 1mg (kg·d·BW) ]剂量铁组的UCP3mRNA表达水平最强 ,约是基础饲料组大鼠的 2倍 ;而对高能饲料诱导的白色脂肪组织中的UCP2基因表达增强无影响。结论认为适量补铁能改善机体甲状腺激素水平 ,促进肥胖大鼠骨骼肌中UCP3mRNA表达 。

岔路黑猪UCP3基因的多态性及其对胴体、肉质性状的影响

通过PCR-RFLP研究UCP3基因在岔路黑猪(56头)、皮岔猪(皮特兰×岔路黑猪10头)、嘉兴黑猪(50头)群体中的基因和基因型频率分布,测定21头纯种岔路黑猪的胴体和肉质性状,并利用一般线性模型分析UCP3基因型与以上性状的相关性。结果发现该基因对岔路猪胴体长、前背膘厚、后背膘厚、三点平均背膘厚有显著影响,且对岔路猪肉质性状中的L值、腿肌pH值、眼肌温度、眼肌导电率影响显著。

猪UCP3基因第4内含子BccⅠ多态性检测及其与胴体和肉质性状的关联分析

为研究UCP3基因与猪胴体和肉质性状的相关性,采用测序结合PCR-RFLP技术检测UCP3基因内含子4内单核苷酸多态性(SNP),并分析SNP在6个国内外猪种内的多态性分布。结果表明,首次发现一处由A→G突变导致的BccⅠ多态位点。该多态位点基因频率和基因型频率在国内外猪种的分布存在较大差异,在国外猪种中,G等位基因频率较高,地方猪种的A等位基因频率较高。相关性分析结果表明,在长白猪群中,UCP3基因与6～7肋背膘厚有极显著相关性(P<0.01)。在商品猪群内,UCP3基因与6～7肋背膘厚和肌内脂肪含量极显著相关(P<0.01),而且在腰荐结合处,AG基因型个体背膘厚显著高于GG型个体(P<0.05)。因此推测,UCP3基因可能是影响猪脂肪性状的分子育种标记。

陆川猪与杜洛克猪正反交F1代UCP3基因表达差异研究

为培育优质猪品系,提高猪肉品质,本试验探索了陆川猪与杜洛克猪正反交F1代及其亲本陆川猪肌内脂肪含量和UCP3基因表达差异。试验分别选取陆川猪、陆川猪与杜洛克猪正反交F1代各8头,采用实时荧光定量RT-PCR方法测定肌肉中UCP3基因mRNA在不同品种猪中的表达量,并测定眼肌面积和肌内脂肪含量,以分析UCP3基因的表达量与脂肪和眼肌面积的相关性。结果显示,3组猪在眼肌面积、肌内脂肪含量和UCP3基因mRNA表达量上均差异显著(P<0.05),且正反交F1代均遗传了杜洛克猪体型大、陆川猪肌内脂肪含量高的优势,UCP3基因的表达量与猪眼肌面积呈极显著负相关,与肌内脂肪含量呈极显著正相关。初步推断UCP3基因可作为影响猪脂肪性状的主效基因。

贵州地方猪种UCP3基因多态性与肉质性状的相关性分析

解耦联蛋白3(uncoupling protein 3,UCP3)是调节能量和脂肪代谢的重要因子。以商品猪(杂交猪)为对照,采用SSCP方法对贵州地方猪品种糯谷猪和萝卜猪的UCP3基因进行了多态性分析。结果表明:3个猪群体中,都检测到了3种基因型(AA、BB、AB),χ2独立性检验结果显示,3种基因型在3个群体间的分布不一致,糯谷猪和萝卜猪以AB基因型为主,杂交猪以BB基因型占优势,杂交猪与地方猪种之间的差异显著(P<0.01);对纯合基因型的UCP3基因片段进行克隆测序,证实AA基因型中UCP3基因外显子6编码区第842位碱基发生了单碱基突变(T→C),导致编码的氨基酸从苏氨酸突变为甲硫氨酸。进一步分析3种基因型与胴体和肉质性状之间的相关性,证明AB基因型个体的肉质最优,贵州地方猪种的大理石纹、肌内脂肪含量和嫩度3项指标显著优于商品猪(P<0.01),因此推测UCP3基因与贵州地方猪种的肉质性状具有相关性,可能是贵州地方猪种肉质性状的候选基因。

实验性1型糖尿病树鼩肌组织对GLUT4、PI3K和UCP3的表达

目的:探讨实验性1型糖尿病树骨骼肌组织对葡萄糖转运体4(GLUT4)、磷脂酰肌醇3激酶(PI3K)调节亚基p85α(PI3K-p85α)和解偶联蛋白3(UCP3)表达的变化。方法:将26只树随机分为正常对照组8只,糖尿病诱导组(以链脲佐菌素诱导)18只。实验历时6周。微量血糖仪检测静脉空腹血糖(FBG),血糖≥11.1mmol/L定为糖尿病成模。实验结束时取右侧股二头肌标本,在光镜和透射电镜下观察肌组织形态学改变,以免疫组化法检测肌组织中GLUT4、p85α和UCP3的表达。结果:1糖尿病组肌纤维普遍萎缩,肌纤维横截面积仅为正常对照的65.7%。超微病变主要表现为灶性肌丝溶解和肌质膜大范围锯齿状突起,部分线粒体嵴断裂、基质溶解或空泡形成。肌组织中的微血管内皮增厚、管腔狭窄、变形;2糖尿病组肌组织对p85α的表达无明显改变(P>0.05),而GLUT4和UCP3的表达水平均明显低于正常对照组(P<0.05)。结论:糖尿病树骨骼肌组织对GLUT4和UCP3的表达明显受损。代谢紊乱和糖尿病肌病可能是引起糖尿病树骨骼肌表达GLUT4和UCP3下调的重要原因。

湖羊肌肉UCP3基因序列特征分析及其在肌肉中的表达

为了获得湖羊UCP3基因编码区全序列并分析其序列特征,同时研究其在湖羊不同部位肌肉中的表达变化,选取初生与1、2、3、4、5和6月龄湖羊公羔各5只,提取屠宰后背最长肌、腰大肌、前腿肱二头肌和后腿股二头肌RNA,用TA克隆技术获得湖羊UCP3基因编码区序列,用DNAMAN软件分析UCP3基因在哺乳动物间的保守性,同时基于UCP3蛋白质序列用MEGA5.1软件构建系统发育树,用Real-time PCR检测湖羊不同肌肉部位UCP3基因的表达水平并分析其在不同发育时期的变化。结果显示:湖羊UCP3基因编码区全长936 bp,编码311个氨基酸残基,在哺乳动物中相对保守。根据UCP3蛋白质氨基酸序列构建的系统发育树显示湖羊与牛的亲缘关系最近。Real-time PCR结果显示,初生至6月龄的湖羊不同部位肌肉UCP3基因的表达模式基本相似,即在出生时有较低的水平,然后上升,随着月龄的增加又下降,但UCP3基因在后腿股二头肌中的表达量整体偏低,在腰大肌中表达水平变化较大,3月龄的表达水平显著高于初生和5月龄。

UCP3基因遗传多态性与中国西门塔尔牛生长及育肥性状的遗传效应分析

为了分析UCP3基因SNPs与中国西门塔尔牛生长及育肥性状的相关性。以118头中国西门塔尔育肥牛为研究材料,通过DNA测序和PCR-RFLP技术检测UCP3基因BglI酶切位点SNPs,并进行相关分析。UCP3-BglI酶切位点表现多态,且处于Hardy-Weinberg平衡状态。与部分育肥性状的相关分析表明,该位点与饲料转化率性状和平均日增重性状表现显著相关(P<0.05),其中AA基因型个体均值显著优于AB和BB基因型个体,料肉比较低,日增重较高;与部分生长性状的相关分析发现在15月龄体高、体长和胸围性状,12月龄体高性状,8月龄体长性状中UCP3-BglI多态位点差异显著,AA基因型个体表型值显著高于其他或其中一个基因型值(P<0.05);在宰后体尺性状测量性状中,UCP3-BglI多态位点对胴体长、胴体胸深和后腿宽和背膘厚性状影响显著。其中AA和AB基因型个体胴体长、胴体胸深和背膘厚性状的表型值显著高于BB基因型个体(P<0.05);在后腿宽性状中,AB个体表型值显著高于AA和BB个体(P<0.05)。初步认为,AA基因型与优良的生长育肥性状显著相关,对A等位基因的选择有利于优良性状的改良。

秦川牛及其杂种牛UCP3基因SNPs检测及其与胴体、肉质性状的相关性

采用PCR-SSCP技术对秦川牛(QQ)及其杂种牛西秦(XQ)、安秦(AQ)、德秦(DQ)4个群体共计229头个体UCP3基因进行SNPs多态性检测,发现了AA、AB、AC、AD 4种基因型。测序结果表明,AA基因型为纯合型;AB基因型在第820位发生C→T突变;AC基因型在第775位发生G→A突变;AD基因型在951位发生G→T突变。方差分析结果表明,4个群体中AA基因型个体在宰前活体质量、胴体质量、胴体长、眼肌面积、系水力、大理石花纹中显著高于AB、AC、AD基因型个体(P<0.05);AB基因型个体的背膘厚显著高于AA、AC、AD基因型个体(P<0.05)。初步推断,AA基因型为优势基因型,A为优势等位基因,对选择有正向效应。

翘嘴鳜UCP3基因cDNA的克隆及其胚胎发育表达分析

本研究采用RT-PCR、3′-RACE和5′-RACE技术,从翘嘴鳜胚胎组织中克隆得到UCP3基因的全长cDNA序列(登录号:KP244309)为2 917bp。生物信息学分析表明:翘嘴鳜UCP3基因编码区为930bp,总共编码309个氨基酸;带负电荷的氨基酸残基数22个,带正电荷的氨基酸残基数35个。翘嘴鳜UCP3发育表达分析表明,UCP3在受精期、二细胞期、囊胚期、肌效期、心搏期、仔鱼期有低量表达,从囊胚期到神经胚期显著性增高并达最大值,神经胚期到肌效期显著性降低,肌效期、心搏期、仔鱼期都保持在低水平表达。

牛UCP3基因多态性及其与血清生化指标的相关性研究

解耦联蛋白3(UCP3)是位于线粒体内膜的质子转运体,其在适应性产热、体重调节和能量代谢中发挥重要作用。本试验利用PCR-RFLP技术研究了鲁西牛、西门塔尔牛、摩拉水牛和尼里-拉菲水牛4个品种151头牛的UCP3基因的多态性及其与血清生化指标的相关性,为研究牛的能量代谢及耐热、耐寒性提供参考依据。结果表明:牛UCP3基因的第3外显子存在限制性内切酶BglⅠ多态。4个群体中的优势等位基因均为A,鲁西牛和西门塔尔牛的优势基因型均为AB型,在尼里水牛和摩拉水牛中AA基因型略占优势。在所研究的群体中,该多态基因座均处于Hardy-Weinberg平衡状态(P>0.05)。对遗传多态性与血清生化指标进行相关性分析后,发现鲁西牛的β球蛋白含量AA基因型个体显著高于AB型(P<0.05),尼里水牛的血清钾和α2球蛋白含量AA型个体显著高于AB型(P<0.05),水牛品种白蛋白含量和α2球蛋白含量与鲁西牛和西门塔尔牛差异显著,为进一步研究水牛与黄牛的差异提供了参考。

UCP1蛋白和UCP3基因表达减少与OLETF鼠早期肥胖有关

目的观察肥胖2型糖尿病模型OLETF鼠体质量变化和解偶联蛋白(UCPs)转录基因或蛋白表达的相关性。方法测量OLETF大鼠和对照组LETO大鼠不同周龄阶段体质量,在7、10和25周时用Western blot方法测定棕色脂肪组织(BAT)中的UCP1蛋白,用Northern blot方法测定骨骼肌中UCP2和UCP3mRNA量。结果 OLETF大鼠体质量增加比LETO大鼠快,9周前后两组体质量增加差异最明显。10周时LETO组UCP1是OLETF组的1.9倍(P<0.05);UCP3mRNA量约为OLETF组的5.5倍(P<0.01)。结论体质量增加差异明显的阶段UCP1蛋白和UCP3基因表达的减少可能是引起OLETF大鼠肥胖的病因之一。

安格斯牛UCP2和UCP3基因组织表达规律研究

为了研究UCP2基因和UCP3基因在安格斯牛不同组织中的表达规律,运用实时荧光定量PCR技术检测UCP2和UCP3基因在安格斯牛心、肝、脾、肺、肾、大肠、小肠、背最长肌和皮下脂9种组织中的相对表达情况。结果表明:UCP2和UCP3在所检测的组织中均有表达,且UCP2在肺脏中的相对表达量最高,极显著高于其他组织(P<0.01),其次为脾脏和肾脏,其表达量极显著高于除肺脏外的其他组织(P<0.01),其余组织的表达量虽有差异,差异不显著(P>0.05);UCP3基因在皮下脂中的表达量极显著高于其他各组织(P<0.01),其次为肾脏和肺脏,背最长肌的相对表达量极显著高于大肠、小肠、心脏、肝脏和脾脏组织(P<0.01),其余各组织的相对表达量较低。通过对UCP2和UCP3基因在安格斯牛不同组织中的表达情况进行分析,揭示这两个基因在安格斯牛不同组织中的表达差异,为进一步拓展UCP2和UCP3基因在不同组织中的功能研究提供理论支持,在某种程度上为安格斯牛的育种提供一些基础资料。

六味地黄丸对甲状腺素所致甲亢大鼠脂肪组织UCP2、骨骼肌UCP3mRNA表达的影响

目的:探讨六味地黄丸对甲状腺素所致甲亢大鼠脂肪组织UCP2、骨骼肌UCP3mRNA表达的影响。方法:雄性SD大鼠48只,随机分为空白组、甲状腺素甲亢模型组、甲状腺素+低剂量六味地黄丸组和甲状腺素+高剂量六味地黄丸组,每组12只。利用RT-PCR测定各组大鼠脂肪组织UCP2与骨骼肌UCP3mRNA表达,并检测各组大鼠血清T3、T4,红细胞Na+-K+-ATP酶活力,肝脏MDA含量和SOD活力。结果:与甲状腺素甲亢模型组相比,甲状腺素+高剂量六味地黄丸组大鼠脂肪组织UCP2和骨骼肌UCP3mRNA表达水平显著下调(P<0.05),红细胞Na+-K+-ATP酶活力降低(P<0.05),血清T3、T4以及肝组织MDA含量显著降低(P<0.01),肝脏SOD活力显著增加(P<0.01);甲状腺素+低剂量六味地黄丸组甲亢大鼠脂肪组织UCP2表达水平下调,但差异无统计学意义(P>0.05),骨骼肌UCP3mRNA表达水平显著下调(P<0.05),血清T(3P<0.05)、T4以及肝组织MDA含量显著降低(P<0.01),红细胞Na+-K+-ATP酶活力降低,但差异无统计学意义(P>0.05),肝脏SOD活力显著增加(P<0.01)。结论:六味地黄丸可以下调甲状腺素所致甲亢大鼠脂肪组织UCP2和骨骼肌UCP3mRNA表达。

脂调节基因——UCP3基因研究进展

UCP3基因是线粒体载体蛋白家族的重要成员,是肥胖的候选基因。综述了UCP3基因的分子结构、染色体定位、生物学功能、表达调控机理,及其在人类疾病、脂肪代谢、动物生产和系统发育等领域中的应用,并对其进行了总结和展望。