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      水牛ACSL基因家族全基因組及表達(dá)分析

      2023-08-16 06:10:52梁莎莎于農(nóng)淇鄢勝飛盧瑛李廳廳黃健譚正準(zhǔn)李輝黃榮春潘偉軍覃廣勝
      安徽農(nóng)業(yè)科學(xué) 2023年14期
      關(guān)鍵詞:共線性水牛

      梁莎莎 于農(nóng)淇 鄢勝飛 盧瑛 李廳廳 黃健 譚正準(zhǔn) 李輝 黃榮春 潘偉軍 覃廣勝

      摘要 為鑒定水牛長(zhǎng)鏈脂酞輔酶A合成酶(long-chain fatty Acyl-CoA synthetases,ACSLs)的家族成員并探究該基因家族在泌乳方面的功能,通過(guò)生物信息學(xué)技術(shù)對(duì)水牛ACSL基因家族進(jìn)行了motif、基因結(jié)構(gòu)分析、共線性分析、不同物種系統(tǒng)進(jìn)化分析,運(yùn)用qPCR技術(shù)檢測(cè)ACSLs在不同組織的mRNA表達(dá)量。結(jié)果表明:水牛ACSL基因家族共有5個(gè)家族成員并分別命名為bbu.ACSL1、bbu.ACSL3、bbu.ACSL4、bbu.ACSL5和bbu.ACSL6。染色體分布情況結(jié)果顯示:bbu.ACSL1位于1號(hào)染色體,bbu.ACSL3位于2號(hào)染色體,bbu.ACSL4位于25號(hào)染色體,bbu.ACSL5位于23號(hào)染色體,bbu.ACSL6位于9號(hào)染色體。這5個(gè)ACSL氨基酸數(shù)在699~722 aa,所有蛋白的等電點(diǎn)除ACSL6外均大于7.00。Motif分析發(fā)現(xiàn),除ACSL3和ACSL4缺少motif8外,其余均含有預(yù)測(cè)出的Motif 1~10,且排序相同。物種內(nèi)共線性分析結(jié)果顯示,水牛和普通牛中均不存在串聯(lián)重復(fù)和片段重復(fù),種間共線性分析結(jié)果顯示,水牛ACSL與普通牛ACSL存在4對(duì)片段重復(fù)基因。不同物種ACSL系統(tǒng)發(fā)育分析顯示,ACSL基因家族具有較高的保守性,其中水牛與普通牛和牦牛的聚類更為相近。不同組織表達(dá)量分析發(fā)現(xiàn)ACSL1、ACSL3在乳腺組織的mRNA表達(dá)量高于其他組織,ACSL6在大腦的mRNA表達(dá)量高于其他組織,ACSL4在肺部的mRNA表達(dá)量高于其他組織,ACSL5在肝的mRNA表達(dá)量高于其他組織。根據(jù)RNA-seq 測(cè)序結(jié)果分析不同泌乳時(shí)期表達(dá)量結(jié)果顯示,ACSL1在整個(gè)泌乳期均有高表達(dá)量,尤其是在泌乳第50、140和280天。ACSL3和ACSL5在泌乳第7天和第50天高表達(dá),但隨著泌乳天數(shù)增加,表達(dá)量降低。ACSL4和ACSL6在泌乳第7天表達(dá)量最高,但在整個(gè)泌乳期的表達(dá)量均遠(yuǎn)低于該家族的其他3個(gè)成員。

      關(guān)鍵詞 水牛; ACSL; 基因結(jié)構(gòu); 共線性; 系統(tǒng)發(fā)育;乳腺組織;表達(dá)量

      中圖分類號(hào) S823.8+3? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A

      文章編號(hào) 0517-6611(2023)14-0079-07

      作者簡(jiǎn)介 梁莎莎(1992—),女,廣西南寧人,助理研究員,從事水牛分子遺傳學(xué)研究。*通信作者,研究員,從事動(dòng)物育種與繁殖研究。

      收稿日期 2022-08-08

      水牛以耐粗飼而著稱,具有適應(yīng)性強(qiáng)、耐高溫高濕、抗病力強(qiáng)和易飼養(yǎng)等特點(diǎn)[ 1]。除了作為役畜外,水牛還可提供奶類和肉類,具有重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值[ 2]。水牛奶乳汁濃厚,奶質(zhì)優(yōu)良,營(yíng)養(yǎng)豐富,具有較高的乳脂肪(8.0%)、乳蛋白(4.5%)、不飽和脂肪酸比例和較低的磷脂和膽固醇水平[ 3],有“奶中之王”之稱。然而,水牛平均產(chǎn)奶量遠(yuǎn)低于荷斯坦普通牛,奶產(chǎn)量?jī)H占世界牛奶產(chǎn)量的13%[ 4]。因此,提高水牛泌乳性能至關(guān)重要,而挖掘與產(chǎn)奶性狀相關(guān)的候選基因有助于改善水牛泌乳性能。

      長(zhǎng)鏈脂酞輔酶A合成酶家族(longchain fatty Acyl-CoA synthetases,ACSLs)是哺乳動(dòng)物利用脂肪酸活化催化生成酯酰輔酶A過(guò)程中所必需的酶[ 5]。目前已發(fā)現(xiàn),哺乳動(dòng)物ACSLs基因有5種亞型,分別為ACSL1、ACSL3、ACSL4、ACSL5和ACSL6[ 6-7]。研究表明,ACSLs基因在甘油三酯、磷脂和膽固醇合成及脂肪酸代謝中具有重要作用[ 8]。ACSL1基因可以提高甘油三酯中油酸的沉積,增加脂肪在細(xì)胞內(nèi)的沉積量[ 5],對(duì)牛脂肪細(xì)胞中的多不飽和脂肪酸合成具有積極調(diào)控作用[ 9]。在中國(guó)紅草原牛中,脂肪細(xì)胞分化過(guò)程誘導(dǎo)ACSL3,其過(guò)表達(dá)可促進(jìn)脂滴甘油三酯含量的增加[ 10]。ACSL4被發(fā)現(xiàn)的功能包括細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)儲(chǔ)存[ 11],膽固醇從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)運(yùn)輸?shù)骄€粒體[ 12],有研究發(fā)現(xiàn),ACSL4多態(tài)性與不同豬品種的IMF含量和脂肪酸組成有關(guān)[ 13]。ACSL5存在于各種組織中,包括棕色脂肪組織、骨骼肌、肝臟和大腦,有發(fā)揮促進(jìn)脂肪酸在合成代謝脂類和分解代謝β-氧化通路之間的通道作用[ 14]。ACSL6最初在大鼠大腦中被發(fā)現(xiàn)[ 15],ACSL6缺乏癥會(huì)破壞正常的腦功能和精子發(fā)生,小鼠缺乏ACSL6會(huì)表現(xiàn)出運(yùn)動(dòng)功能障礙和星形膠質(zhì)細(xì)胞增生增加[ 16]。

      大量研究表明,ACSLs對(duì)哺乳動(dòng)物的許多代謝過(guò)程中發(fā)揮著不可或缺的作用,特別是脂質(zhì)代謝方面,然而目前關(guān)于水牛ACSL基因家族的研究較少。筆者以水?;蚪M為參考,從全基因組水平鑒定水牛的ACSL家族成員,分析該家族成員的蛋白序列特征、motif分布、外顯子-內(nèi)含子結(jié)構(gòu)、染色體定位、共線性關(guān)系、系統(tǒng)進(jìn)化關(guān)系,運(yùn)用qPCR和RNA-seq技術(shù)檢測(cè)水牛ACSL基因家族在不同組織和不同泌乳時(shí)期的表達(dá)量差異,以期為后續(xù)深入挖掘水牛ACSL基因家族的功能提供理論基礎(chǔ)。

      1 材料與方法

      1.1 材料

      試驗(yàn)水牛組織cDNA(心、肝、肺、腎、胃、乳腺和大腦)均來(lái)自廣西水牛研究所,品種為尼里水牛,月齡約48個(gè)月,體重約500 kg,雌性,泌乳期3頭。

      1.2 主要試劑和儀器設(shè)備 主要試劑? PerfectStart Green qPCR SuperMix購(gòu)自北京全式金公司。主要儀器? NanoDrop2000紫外分光光度計(jì)(Gene,USA)和Roche Lightcycler 480實(shí)時(shí)熒光定量PCR儀。

      1.3 試驗(yàn)數(shù)據(jù) 以水牛及其相關(guān)物種的全基因組序列為基礎(chǔ)進(jìn)行分析。全基因組數(shù)據(jù)包括全基因組的基因序列、蛋白質(zhì)序列和基因注釋文件。全基因組數(shù)據(jù)源自NCBI基因組數(shù)據(jù)庫(kù)(表1)。

      1.4 水牛ACSL基因家族成員蛋白序列的獲得

      登陸UniProt(https:∥www.uniprot.org/)搜索ACSL基因家族的蛋白質(zhì)序列,勾選所有該家族不同物種的可靠蛋白序列,下載保存并使用MEGA 7.0軟件比對(duì)其同源性。登陸NCBI下載水牛完整蛋白序列,再使用hmmbuild和hmmsearch軟件構(gòu)建HMM模型,并搜索序列庫(kù)找到水牛ACSL基因家族所有的蛋白序列,最后使用TBtools軟件將序列提取出來(lái)。

      1.5 水牛ACSLs蛋白序列特征分析

      使用ProtScale(https:∥web.expasy.org/protscale/)計(jì)算水牛ACSL家族蛋白質(zhì)分子量和等電點(diǎn);使用TBtools軟件中的Table Row Extract or Filter插件從水牛和普通牛的基因注釋文件中提取ACSLs染色體分布信息。

      1.6 水牛ACSLs蛋白質(zhì)保守基序分析及基因結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)

      使用MEME(http:∥memesuite.org/tools/meme)和GSDS(http:∥gsds.cbi.pku.edu.cn/)分析水牛ACSL家族蛋白質(zhì)保守基序(motif)和基因結(jié)構(gòu);使用Pfam(http:∥pfam.xfam.org/)搜索每個(gè)motif所屬的結(jié)構(gòu)域;使用MEGA 7.0構(gòu)建水牛ACSL家族系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù);最后使用TBtools軟件將水牛ACSLs系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù)和motif分析結(jié)果整合到一起進(jìn)行可視化。

      1.7 水牛和普通牛ACSLs共線性分析

      為了探討ACSL基因家族的進(jìn)化進(jìn)展,使用TBtools軟件中的one step MCscanX插件對(duì)水牛和普通牛的種內(nèi)及種間進(jìn)行共線性分析,使用Advanced Circos和Dual Systeny Plot插件繪制物種內(nèi)及種間共線性圖。

      1.8 不同物種ACSLs系統(tǒng)發(fā)育分析

      為揭示水牛與其近緣物種ACSLs之間的進(jìn)化關(guān)系,使用MEGA 7.0構(gòu)建水牛、普通牛、牦牛、山羊、綿羊、馬和駱駝的ACSL家族系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù),最后使用Adobe Illustrator CS6對(duì)系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù)進(jìn)行美化。

      1.9 水牛ACSLs表達(dá)分析

      1.9.1 不同組織表達(dá)量檢測(cè)及分析。

      使用Primer 3.0設(shè)計(jì)水牛ACSL基因家族qPCR引物,引物序列見(jiàn)表2。將水牛組織(心、肝、肺、腎、胃、乳腺和大腦)的cDNA 稀釋至70~80 ng/μL,使用實(shí)時(shí)熒光定量PCR檢測(cè)ACSL基因家族在不同組織中的表達(dá)情況,以GAPDH作為內(nèi)參。反應(yīng)體系為20 μL,其中2 x PerfectStart Green qPCR SuperMix 10.0 μL,Rnase water 8.2 μL,上下游引物各0.4 μL,cDNA 1.0 μL;反應(yīng)條件:94 ℃ 預(yù)變性30 s,94 ℃ 5 s,58 ℃ 30 s,72 ℃ 10 s,40個(gè)循環(huán)。運(yùn)用2-ΔΔCt法計(jì)算目的基因的相對(duì)表達(dá)量,采用Duncans新復(fù)極差法對(duì)不同組織表達(dá)量進(jìn)行多重比較,P<0.05表示差異顯著,P<0.01表示差異極顯著。

      1.9.2 基于RNA-seq進(jìn)行不同泌乳時(shí)期表達(dá)分析。

      為揭示ACSLs不同成員在水牛乳腺組織中不同泌乳時(shí)期的表達(dá)量差異,筆者選用4個(gè)泌乳時(shí)期:泌乳第7天(7 d)、第50天(50 d)、第140天(140 d)和第280天(280 d),每個(gè)時(shí)期2頭,活體采集共8頭摩拉水牛乳腺組織進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測(cè)序,測(cè)序結(jié)果已上傳到NCBI數(shù)據(jù)庫(kù),登錄號(hào):PRJNA480718(SRR7523532~SRR7523538)。

      ACSLs表達(dá)量分析:使用sratoolkit將所有RNA-seq原始sra文件轉(zhuǎn)換為fastq格式。運(yùn)用kallisto構(gòu)建水牛ACSL基因家族index庫(kù),并分別比對(duì)8個(gè)RNA-seq結(jié)果,進(jìn)行量化分析,計(jì)算ACSLs在不同RNA-seq中的TPM(Transcripts Per Million)值,由TPM值來(lái)表示基因的表達(dá)量,計(jì)算每組的平均值后,使用TBtools軟件中的Heatmap插件對(duì)其進(jìn)行可視化,繪制表達(dá)量熱圖。

      2 結(jié)果與分析

      2.1 水牛ACSL蛋白序列的獲得及特征分析

      對(duì)水牛基因組的蛋白序列進(jìn)行搜索,共鑒定得到5條水牛ACSL蛋白的編碼基因,命名為bbu.ACSL1、bbu.ACSL3、bbu.ACSL4、bbu.ACSL5和bbu.ACSL6。染色體分布情況結(jié)果顯示,bbu.ACSL1位于1號(hào)染色體,bbu.ACSL3位于2號(hào)染色體,bbu.ACSL4位于25號(hào)染色體,bbu.ACSL5位于23號(hào)染色體,bbu.ACSL6位于9號(hào)染色體。bbu.ACSL6的氨基酸數(shù)為722 aa,最短的是bbu.ACSL1,為699 aa。所有蛋白的等電點(diǎn)除了bbu.ACSL6,均大于7.00(表3)。

      2.2 水牛ACSLs motif分析和基因結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)

      根據(jù)水牛ACSLs系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù)結(jié)果,可將水牛ACSL家族基因分為3組,即ACSL1和ACSL6為一組,ACSL5單獨(dú)為一組,ACSL3和ACSL4為一組。

      蛋白保守基序結(jié)果顯示,共預(yù)測(cè)出10個(gè)保守的motifs(命名為Motif 1~10)。這10個(gè)保守motifs的分布見(jiàn)圖1,氨基酸序列信息見(jiàn)表4。由圖1可知,水牛ACSL家族成員中,除了ACSL3和ACSL4外缺少motif8外,其余均含有預(yù)測(cè)出的Motif 1~10且排序相同。使用Pfam分析每個(gè)motif后發(fā)現(xiàn),除了motif7和motif8外,均含有AMP-binding結(jié)構(gòu)域。基因結(jié)構(gòu)結(jié)果顯示,水牛ACSL1和ACSL5基因有23個(gè)外顯子,22個(gè)內(nèi)含子,ACSL3有15個(gè)外顯子,14個(gè)內(nèi)含子,ACSL4有18個(gè)外顯子,17個(gè)內(nèi)含子,ACSL6有24個(gè)外顯子和23個(gè)內(nèi)含子。

      2.3 水牛和普通牛ACSLs共線性分析

      為了研究ACSL家族的進(jìn)化進(jìn)展,對(duì)水牛和普通牛的種內(nèi)及種間進(jìn)行共線性分析(圖2)。結(jié)果發(fā)現(xiàn),在水牛和普通牛中均未發(fā)現(xiàn)串聯(lián)重復(fù)基因?qū)?。種間共線性分析結(jié)果表明,水牛ACSL與普通牛ACSL存在4對(duì)片段重復(fù)基因,分別是bbu.ACSL3-bta.ACSL3、bbu.ACSL6-bta.ACSL6、bbu.ACSL5-bta.ACSL5和bbu.ACSL4-bta.ACSL4(圖2、3)。

      2.4 不同物種ACSLs系統(tǒng)發(fā)育分析

      為揭示水牛與水牛近緣物種ACSLs之間的進(jìn)化關(guān)系,分別獲取了普通牛(Bos taurus)、牦牛(Bos mutus)、山羊(Capra hircas)、綿羊(Ovis aries)、馬(Equus caballus)和駱駝(Camelus ferus)的ACSL家族蛋白序列,并構(gòu)建了進(jìn)化樹(shù)(圖4)。根據(jù)進(jìn)化樹(shù)信息,發(fā)現(xiàn)所有的基因劃分為大類,分別是Group Ⅰ、Group Ⅱ和Group Ⅲ。Group Ⅰ 包括所有上述物種的ACSL1和ACSL6,Group Ⅱ只包括ACSL5,GroupⅢ包括ACSL3和ACSL4,其中水牛ACSL家族基因與普通牛和牦牛的聚類更為相近。

      2.5 水牛ACSLs不同組織表達(dá)量分析

      為了探究水牛ACSLs的組織特異性,利用qPCR技術(shù)檢測(cè)了ACSLs在心、肝、肺、腎、胃、乳腺和大腦7個(gè)組織中的mRNA表達(dá)量,結(jié)果顯示(圖5),這5個(gè)ACSL基因在這7個(gè)組織中均有表達(dá),其中ACSL1、ACSL3在乳腺組織中的mRNA表達(dá)量極顯著高于其他組織(P<0.01),ACSL6在乳腺組織中的mRNA表達(dá)量極顯著高于肺、肝、腎、胃、心、脂肪,ACSL3和ACSL6在大腦的mRNA表達(dá)量極顯著高于肝、心、胃、心、脂肪組織(P<0.01),ACSL4在肺部的mRNA表達(dá)量極顯著高于其他組織(P<0.01),ACSL5在肝的mRNA表達(dá)量極顯著高于其他組織(P<0.01)。

      2.6 水牛ACSLs不同泌乳時(shí)期表達(dá)分析

      在組織表達(dá)分析中,ACSL基因家族在水牛泌乳期組織中均有表達(dá),為了進(jìn)一步探索ACSLs對(duì)水牛乳房發(fā)育及泌乳性能的作用,該試驗(yàn)選用4個(gè)泌乳時(shí)期:泌乳第7天(7 d)、第50天(50 d)、第140天(140 d)和第280天(280 d),每個(gè)時(shí)期2頭,活體采集共8頭摩拉水牛乳腺組織進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測(cè)序,分析了水牛ACSLs不同泌乳時(shí)期的表達(dá)量差異。TPM計(jì)算結(jié)果顯示,這5個(gè)ACSL基因在4個(gè)泌乳時(shí)期的乳腺組織中均有表達(dá),其中ACSL1在整個(gè)泌乳期均有高表達(dá)量,尤其是在泌乳第50、140和280天。ACSL3和ACSL5在泌乳第7天和第50天高表達(dá),但隨著泌乳天數(shù)增加,表達(dá)量降低。ACSL4和ACSL6在泌乳第7天表達(dá)量最高,但在整個(gè)泌乳期的表達(dá)量均遠(yuǎn)低于該家族的其他3個(gè)成員(表5、圖6)。

      3 討論

      該研究利用生物信息學(xué)技術(shù)在水牛全基因組序列中鑒定出5個(gè)ACSL家族成員,根據(jù)它們的進(jìn)化關(guān)系分成了3組。這5個(gè)ACSL蛋白長(zhǎng)度在699~722 aa,所有蛋白的等電點(diǎn)除ACSL6外均大于7。說(shuō)明除了ACSL6外,其余家族成員均為堿性蛋白質(zhì)。Motif分析發(fā)現(xiàn),除ACSL3和ACSL4外缺少motif8外,其余均含有預(yù)測(cè)出的Motif 1~10且排序相同,說(shuō)明水牛ACSL基因家族成員蛋白功能相似。

      在遺傳進(jìn)化過(guò)程中,串聯(lián)復(fù)制和片段復(fù)制有助于加速基因家族的擴(kuò)增和基因組進(jìn)化機(jī)制,為獲取新的基因功能提供了可能[ 17],而在進(jìn)化過(guò)程中,親緣關(guān)系越近,共線性越好。該次對(duì)水牛和奶牛的種內(nèi)共線性分析中,均未發(fā)現(xiàn)串聯(lián)重復(fù)和片段重復(fù),但是水牛和奶牛種間共線性關(guān)系很高并且發(fā)現(xiàn)了4對(duì)片段重復(fù)ACSL基因,說(shuō)明兩者ACSL基因家族的親緣關(guān)系接近[ 18]。

      不同物種ACSL系統(tǒng)發(fā)育分析結(jié)果顯示,不同物種的直系同源ACSL基因聚類在一起,可以看出ACSL基因家族具有較高的保守性,其中水牛與奶牛和牦牛的聚類更為接近。在進(jìn)化中的這種高度保守,也暗示了其在哺乳動(dòng)物中具有重要的生物學(xué)功能。

      ACSL家族包括ACSL1、ACSL3、ACSL4、ACSL5和ACSL6 5種不同的異構(gòu)體,這些蛋白質(zhì)具有不同的亞細(xì)胞定位、脂肪酸底物和組織特異性。長(zhǎng)鏈脂肪酸在腦內(nèi)的代謝及其與信號(hào)分子(如甘油二?;蚅PA)和細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)成分(包括髓鞘)的結(jié)合,需要ACSLs的激活,其中ACSL3和ACSL6是大腦中主要的ACSL亞型[ 19]。除了大腦,BU等[ 20]研究發(fā)現(xiàn),ACSL3是介導(dǎo)肝臟脂肪合成的轉(zhuǎn)錄調(diào)控的新角色。DONG等[ 21]研究發(fā)現(xiàn),高果糖飲食的倉(cāng)鼠肝臟中ACSL3 的mRNA和蛋白表達(dá)明顯減少。ACSL4被發(fā)現(xiàn)與人的肺部功能相關(guān),鐵凋亡和ACSL4的抑制可通過(guò)減少脂質(zhì)過(guò)氧化和增加谷胱甘肽和GPX4水平來(lái)減輕肺缺血再灌注(IR)誘導(dǎo)的肺損傷中的鐵質(zhì)損傷[ 22]。Lewin等[ 23]研究發(fā)現(xiàn),大鼠禁食48 h后,肝臟線粒體ACSL5活性增加。尼里水牛不同組織mRNA表達(dá)量結(jié)果顯示,ACSL3和ACSL6在大腦的mRNA表達(dá)量極顯著高于其他組織(P<0.01)(除了ACSL3大腦低于乳腺組織),ACSL4在肺部的mRNA表達(dá)量極顯著高于其他組織(P<0.01),ACSL5在肝臟的mRNA表達(dá)量顯著高于其他組織(P<0.01)。表明在尼里水牛中,ACSL3和ACSL6可能在調(diào)節(jié)大腦,ACSL4調(diào)節(jié)肺部,ACSL5調(diào)節(jié)肝臟的脂肪酸代謝方面發(fā)揮重要作用。而肝臟是脂質(zhì)和脂肪酸代謝的重要部位,游離脂肪酸在肝臟中主要有3種代謝途徑,分別是完全氧化合成H2O和CO2;不完全氧化生成酮體及再酯化合成甘油三酯。因此,進(jìn)入肝臟的游離脂肪酸超過(guò)其氧化代謝速率時(shí),代謝發(fā)生異常,游離脂肪酸部分再酯化成甘油三酯,從而誘發(fā)脂肪積累,使肝臟發(fā)生病變[ 24]。因此,研究ACSL3和ACSL5基因?qū)λ5闹|(zhì)和脂肪酸代謝具有重要意義。然而ACSLs在摩拉水牛乳腺組織不同泌乳時(shí)期的表達(dá)量差異與使用尼里水牛組織進(jìn)行的表達(dá)量檢測(cè)結(jié)果有所不同。在摩拉水牛中,ACSL5在泌乳第7天和第50天高表達(dá),表達(dá)量隨著泌乳天數(shù)增加而降低,但ACSL4和ACSL6在整個(gè)泌乳期的表達(dá)量均遠(yuǎn)低于該家族的其他3個(gè)成員。這表明在不同水牛品種中,即使是相同的ACSL基因家族成員,對(duì)其泌乳性能也可能存在著不同的作用效果。

      乳脂是一種高品質(zhì)的脂肪,由甘油三酯(TAG)、二酰甘油、磷脂和丁酸等組成,其中甘油三酯的含量能達(dá)到總?cè)橹?8%。甘油三酯在細(xì)胞內(nèi)會(huì)聚集成大脂滴,以乳脂球的形式分泌到牛奶中,因此通常以甘油三酯的含量來(lái)研究牛奶中的乳脂含量[ 25]。脂肪酸在乳腺中是被用來(lái)合成乳脂的底物,短鏈脂肪酸(C4-C8)和中鏈脂肪酸(C8-C14)幾乎完全是在乳腺上皮細(xì)胞中從頭合成的,而長(zhǎng)鏈脂肪酸(>C16)是從血液中直接攝取的,Cl6脂肪酸在2種來(lái)源中各占50%左右。大部分長(zhǎng)鏈脂肪酸(LCFA)主要通過(guò)ACSLl活化成長(zhǎng)鏈酰基輔酶A穿過(guò)細(xì)胞膜,然后長(zhǎng)鏈酰基輔酶A將LCFA帶入細(xì)胞后活化再利用[ 26]。ACSL3能促進(jìn)卵磷脂的合成和細(xì)胞內(nèi)脂滴的形成,有助于維持脂質(zhì)平衡[ 27]。ACSL6通過(guò)將CoA與脂肪酸連接來(lái)激活脂肪酸,對(duì)具有C16-C20骨架的飽和脂肪酸以及多不飽和脂肪酸具有相同作用,ACSL6還能參與小脂質(zhì)滴的生物發(fā)生過(guò)程及TAG和膽固醇酯的形成過(guò)程[ 28-29],這些對(duì)乳脂的形成至關(guān)重要。此外,LIANG等[ 30]在荷斯坦奶牛中發(fā)現(xiàn)了6個(gè)ACSL1基因的SNPs,它們?cè)谝欢ǔ潭壬吓c產(chǎn)奶量、乳脂含量、乳蛋白含量和體細(xì)胞評(píng)分(SCS)有關(guān)。Li等[ 31]研究發(fā)現(xiàn),ACSL3是奶牛乳脂肪酸性狀相關(guān)的20個(gè)新的候選基因中的關(guān)鍵基因之一。呂艷濤[ 32]研究發(fā)現(xiàn),泌乳期母豬乳腺中ACSL3在家族成員中基因表達(dá)量最高,且隨著泌乳的進(jìn)行mRNA表達(dá)量顯著升高。王夢(mèng)巖等[ 33]研究發(fā)現(xiàn),ACSL5基因可能與中國(guó)荷斯坦奶牛的乳蛋白代謝相關(guān),這些研究均表明ACSLs與哺乳動(dòng)物乳脂合成密切相關(guān)。而深入挖掘ACSL基因家族的功能也將有助于改善水牛的產(chǎn)奶性狀,優(yōu)化水牛乳制品的品質(zhì),對(duì)今后提高水牛乳業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益具有重要意義。

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