2017-05-04
黃素(su)單加氧(yang)酶(mei)3（FMO3）具(ju)有重要的(de)生物學(xue)功(gong)(gong)能(neng)(neng)，尤其與三(san)甲胺（TMA）之(zhi)間(jian)的(de)互作研究。如(ru)FMO3可減少TMA的(de)氧(yang)化(hua)作用； FMO3的(de)功(gong)(gong)能(neng)(neng)變異可能(neng)(neng)擾亂TMA，這(zhe)很可能(neng)(neng)會增加動脈硬化(hua)的(de)風險；在小鼠中也發現FMO3表達差異也改變了TMAO的(de)水平和脂類(lei)代謝。飲食是(shi)TMA合(he)成的(de)主要決定因(yin)(yin)素(su)，FMO3的(de)表達及其活(huo)性也很大程度上受飲食因(yin)(yin)素(su)的(de)影(ying)響。此外，科學(xue)家(jia)發現，遺傳不(bu)是(shi)依賴飲食因(yin)(yin)素(su)， FMO3受飲食因(yin)(yin)素(su)的(de)調節(jie)。
去年10月，中國農業科學院飼料研究所王晶博士在Int. J. Biol. Sci.雜志發表題為Genetic Variant in Flavin-Containing Monooxygenase 3 Alters Lipid Metabolism in Laying Hens in a Diet-Specific Manner的文章，文中用核磁共振儀進行代謝性能分析研究兩種喂養不同含量的TMA前體的產蛋雞，探索遺傳突變有關的代謝類型；通過RNA-Seq分析鑒定遺傳因素誘導的代謝變化時的基因或者基因通路。
方案設計
挑選144只(zhi)45周大的產蛋雞，其中AA型(xing)72只(zhi)，TT型(xing)72只(zhi)。每(mei)個基因型(xing)的產蛋雞隨機挑選分為兩組，一(yi)組每(mei)天(tian)喂食含有(you)低量(liang)TMA前(qian)體的玉米—豆餅作為基本飲(yin)食，另一(yi)組每(mei)天(tian)在基本飲(yin)食之外添加21%的含有(you)較高含量(liang)TMA前(qian)體的菜籽餅。每(mei)個處理(li)6次重復，6只(zhi)雞為一(yi)個處理(li)。
實驗(yan)結果
1、FMO3遺傳突(tu)變(bian)改變(bian)了產蛋雞(ji)的三甲胺代謝
結果表明：1、RM組加(jia)重(zhong)了TMA代(dai)謝的(de)負擔，引起(qi)T329S突變產(chan)蛋的(de)魚臭味；2、T329S突變降低了肝中(zhong)(zhong)FMO3將(jiang)TMA轉(zhuan)變成TMAO的(de)能力。3、在喂養(yang)中(zhong)(zhong)，對(dui)TMA前體的(de)代(dai)謝響應在基因型之間是不(bu)同(tong)的(de)。
2、脂(zhi)類代謝(xie)中和FMO3遺傳突變相關(guan)的直接(jie)變化
SM喂養(yang)的(de)(de)(de)(de)TT型雞(ji)的(de)(de)(de)(de)血(xue)漿比AA型的(de)(de)(de)(de)一般表(biao)現出較(jiao)高(gao)水(shui)平(ping)的(de)(de)(de)(de)脂(zhi)類和(he)丙(bing)(bing)酮，較(jiao)低水(shui)平(ping)的(de)(de)(de)(de)葡萄糖和(he)TMAO；RM組喂養(yang)的(de)(de)(de)(de)AA型雞(ji)相(xiang)比，RM組喂養(yang)的(de)(de)(de)(de)TT型雞(ji)的(de)(de)(de)(de)血(xue)漿的(de)(de)(de)(de)代謝響應是(shi)不同的(de)(de)(de)(de)，引起了較(jiao)高(gao)水(shui)平(ping)的(de)(de)(de)(de)葡萄糖，較(jiao)低水(shui)平(ping)的(de)(de)(de)(de)脂(zhi)類（特別是(shi)PUFAs）和(he)丙(bing)(bing)酮。SM喂養(yang)組有較(jiao)高(gao)濃度的(de)(de)(de)(de)肝甘(gan)油三酯(zhi)和(he)總膽固醇，RM組有著低濃度血(xue)漿的(de)(de)(de)(de)甘(gan)油三酯(zhi)，LDL-膽固醇。
3、飲食喂養(yang)方法FMO3遺傳突變(bian)改變(bian)了(le)肝臟的轉錄(lu)組(zu)概況
SM組中(zhong)(zhong)AA型和(he)TT型之間發現了90個(ge)(ge)(ge)表達差異基(ji)(ji)因(yin)（DEGs），其(qi)中(zhong)(zhong)在(zai)(zai)TT型的(de)產蛋雞(ji)中(zhong)(zhong)有43個(ge)(ge)(ge)上調(diao)基(ji)(ji)因(yin)，47個(ge)(ge)(ge)下(xia)(xia)調(diao)基(ji)(ji)因(yin)。表達模式的(de)遺傳差異在(zai)(zai)RM組中(zhong)(zhong)更明顯，在(zai)(zai)TT型產蛋雞(ji)的(de)306個(ge)(ge)(ge)DEGs中(zhong)(zhong)，有181個(ge)(ge)(ge)上調(diao)基(ji)(ji)因(yin)和(he)125個(ge)(ge)(ge)下(xia)(xia)調(diao)基(ji)(ji)因(yin)。經qRT—PCR驗證，T329S明顯增加了SM組中(zhong)(zhong)5個(ge)(ge)(ge)基(ji)(ji)因(yin)的(de)表達量，這5個(ge)(ge)(ge)基(ji)(ji)因(yin)共同編(bian)碼(ma)涉及(ji)脂類代謝或者調(diao)控作(zuo)用的(de)轉(zhuan)錄本。
4、T329S遺(yi)傳突變導致脂類代謝相(xiang)關基因的(de)表達水平的(de)變化(hua)
在SM組中(zhong)，和AA型(xing)相比，TT型(xing)產蛋雞(ji)的(de)(de)(de)肝中(zhong)編碼和長鏈PUFA相關(guan)的(de)(de)(de)酶(mei)的(de)(de)(de)基(ji)因的(de)(de)(de)轉(zhuan)錄(lu)本增加了1.5倍還多(duo)的(de)(de)(de)。在RM組中(zhong)，T329S遺傳突變引誘和脂(zhi)類(lei)代(dai)謝相關(guan)的(de)(de)(de)基(ji)因表達的(de)(de)(de)變化(hua)。數(shu)據(ju)顯示(shi)，TT型(xing)產蛋雞(ji)中(zhong)比AA型(xing)有更低的(de)(de)(de)血(xue)漿脂(zhi)肪酸和脂(zhi)類(lei)水平(ping)。類(lei)固(gu)醇合成相關(guan)的(de)(de)(de)11個基(ji)因的(de)(de)(de)表達水平(ping)在TT型(xing)中(zhong)也是比較低的(de)(de)(de)。
結論
文章(zhang)研究(jiu)了(le)FMO3中(zhong)T329S遺傳(chuan)突變(bian)改變(bian)了(le)TMA和(he)脂(zhi)類(lei)代(dai)(dai)謝(xie)(xie)(xie)對兩(liang)種不(bu)同含(han)量(liang)的(de)TMA前體喂(wei)養(yang)方(fang)(fang)法的(de)應答反應。數(shu)據(ju)表明(ming)(ming)了(le)在飲食(shi)喂(wei)養(yang)方(fang)(fang)法中(zhong)，FMO3在TMA代(dai)(dai)謝(xie)(xie)(xie)和(he)脂(zhi)質(zhi)(zhi)代(dai)(dai)謝(xie)(xie)(xie)平(ping)衡起作用，進一(yi)步說明(ming)(ming)LXR途徑和(he)PUFA代(dai)(dai)謝(xie)(xie)(xie)可能也有(you)涉及。還有(you)，數(shu)據(ju)顯示遺傳(chuan)和(he)飲食(shi)因(yin)素導致的(de)TMA代(dai)(dai)謝(xie)(xie)(xie)中(zhong)的(de)紊亂(luan)也改變(bian)了(le)產蛋(dan)雞中(zhong)的(de)脂(zhi)質(zhi)(zhi)代(dai)(dai)謝(xie)(xie)(xie)。這個發現揭示了(le)異(yi)生TMA代(dai)(dai)謝(xie)(xie)(xie)和(he)脂(zhi)質(zhi)(zhi)平(ping)衡的(de)聯(lian)系(xi)，也說明(ming)(ming)FMO3可能代(dai)(dai)表了(le)異(yi)生物質(zhi)(zhi)代(dai)(dai)謝(xie)(xie)(xie)和(he)脂(zhi)質(zhi)(zhi)代(dai)(dai)謝(xie)(xie)(xie)交叉的(de)主要調(diao)節點。
該研究的(de)高通量測序(xu)工作由上海派森(sen)諾(nuo)生物(wu)科技股(gu)份有限公司完成。
