2017-06-21
黃素(su)(su)單加(jia)氧酶3（FMO3）具有重要的生物學功能(neng)(neng)，尤其(qi)與三甲胺（TMA）之間的互作研(yan)究。如(ru)FMO3可(ke)(ke)減(jian)少TMA的氧化(hua)作用(yong)； FMO3的功能(neng)(neng)變異(yi)可(ke)(ke)能(neng)(neng)擾(rao)亂TMA，這很可(ke)(ke)能(neng)(neng)會(hui)增加(jia)動脈硬(ying)化(hua)的風(feng)險；在小(xiao)鼠中也發(fa)現(xian)FMO3表(biao)達(da)差異(yi)也改變了TMAO的水平和脂(zhi)類(lei)代(dai)謝(xie)。飲(yin)(yin)食是(shi)TMA合成的主(zhu)要決定(ding)因(yin)素(su)(su)，FMO3的表(biao)達(da)及(ji)其(qi)活性(xing)也很大程度上(shang)受飲(yin)(yin)食因(yin)素(su)(su)的影響。此外(wai)，科學家發(fa)現(xian)，遺傳不是(shi)依賴飲(yin)(yin)食因(yin)素(su)(su)， FMO3受飲(yin)(yin)食因(yin)素(su)(su)的調節(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(ji)
挑選144只(zhi)45周大(da)的(de)(de)(de)(de)產蛋雞，其中AA型(xing)72只(zhi)，TT型(xing)72只(zhi)。每個(ge)(ge)基因型(xing)的(de)(de)(de)(de)產蛋雞隨機挑選分為兩組(zu)，一(yi)組(zu)每天(tian)喂(wei)食含(han)有低(di)量(liang)TMA前體(ti)的(de)(de)(de)(de)玉米—豆餅(bing)作為基本飲食，另一(yi)組(zu)每天(tian)在(zai)基本飲食之外添加21%的(de)(de)(de)(de)含(han)有較高含(han)量(liang)TMA前體(ti)的(de)(de)(de)(de)菜(cai)籽餅(bing)。每個(ge)(ge)處理6次重(zhong)復，6只(zhi)雞為一(yi)個(ge)(ge)處理。
實驗結果
1、FMO3遺傳突變改變了(le)產蛋雞的三甲胺代謝
結果表明：1、RM組加重了TMA代謝的負擔，引起(qi)T329S突變產蛋的魚(yu)臭味；2、T329S突變降低了肝中(zhong)FMO3將TMA轉變成TMAO的能力。3、在(zai)喂(wei)養中(zhong)，對TMA前體的代謝響應在(zai)基因型之間是不同(tong)的。
2、脂類代謝中和FMO3遺傳(chuan)突變(bian)相關的直接變(bian)化
SM喂(wei)養(yang)的(de)TT型(xing)(xing)(xing)雞(ji)的(de)血漿(jiang)比AA型(xing)(xing)(xing)的(de)一般表現出較高(gao)水(shui)平(ping)的(de)脂(zhi)類和(he)丙酮(tong)，較低(di)水(shui)平(ping)的(de)葡(pu)萄(tao)糖和(he)TMAO；RM組喂(wei)養(yang)的(de)AA型(xing)(xing)(xing)雞(ji)相比，RM組喂(wei)養(yang)的(de)TT型(xing)(xing)(xing)雞(ji)的(de)血漿(jiang)的(de)代謝響應(ying)是(shi)不同的(de)，引起了較高(gao)水(shui)平(ping)的(de)葡(pu)萄(tao)糖，較低(di)水(shui)平(ping)的(de)脂(zhi)類（特(te)別是(shi)PUFAs）和(he)丙酮(tong)。SM喂(wei)養(yang)組有(you)較高(gao)濃度的(de)肝甘(gan)油三酯(zhi)和(he)總膽固醇(chun)，RM組有(you)著低(di)濃度血漿(jiang)的(de)甘(gan)油三酯(zhi)，LDL-膽固醇(chun)。
3、飲(yin)食(shi)喂(wei)養方法FMO3遺傳(chuan)突(tu)變(bian)改(gai)變(bian)了肝臟的轉錄組(zu)概況
SM組(zu)中(zhong)(zhong)AA型(xing)和TT型(xing)之間發現了90個(ge)表(biao)達差(cha)異基(ji)(ji)因(yin)(yin)（DEGs），其(qi)中(zhong)(zhong)在(zai)TT型(xing)的(de)產蛋(dan)雞中(zhong)(zhong)有43個(ge)上調基(ji)(ji)因(yin)(yin)，47個(ge)下(xia)調基(ji)(ji)因(yin)(yin)。表(biao)達模式的(de)遺(yi)傳(chuan)差(cha)異在(zai)RM組(zu)中(zhong)(zhong)更(geng)明(ming)(ming)顯(xian)，在(zai)TT型(xing)產蛋(dan)雞的(de)306個(ge)DEGs中(zhong)(zhong)，有181個(ge)上調基(ji)(ji)因(yin)(yin)和125個(ge)下(xia)調基(ji)(ji)因(yin)(yin)。經qRT—PCR驗(yan)證，T329S明(ming)(ming)顯(xian)增加了SM組(zu)中(zhong)(zhong)5個(ge)基(ji)(ji)因(yin)(yin)的(de)表(biao)達量(liang)，這5個(ge)基(ji)(ji)因(yin)(yin)共同編碼涉及脂(zhi)類代謝或者(zhe)調控作用(yong)的(de)轉錄本。
4、T329S遺傳突(tu)變導致脂類(lei)代(dai)謝相關(guan)基因的表達水平(ping)的變化
在SM組(zu)中，和(he)(he)AA型相(xiang)比(bi)，TT型產(chan)(chan)蛋(dan)雞(ji)的(de)(de)(de)肝(gan)中編碼和(he)(he)長(chang)鏈PUFA相(xiang)關(guan)的(de)(de)(de)酶的(de)(de)(de)基因的(de)(de)(de)轉錄本增加了1.5倍還多的(de)(de)(de)。在RM組(zu)中，T329S遺傳突變引誘(you)和(he)(he)脂(zhi)類(lei)代謝相(xiang)關(guan)的(de)(de)(de)基因表達(da)的(de)(de)(de)變化(hua)。數據顯示，TT型產(chan)(chan)蛋(dan)雞(ji)中比(bi)AA型有更低的(de)(de)(de)血漿脂(zhi)肪酸和(he)(he)脂(zhi)類(lei)水(shui)平。類(lei)固醇合成相(xiang)關(guan)的(de)(de)(de)11個基因的(de)(de)(de)表達(da)水(shui)平在TT型中也是比(bi)較(jiao)低的(de)(de)(de)。
結(jie)論
文章研(yan)究(jiu)了FMO3中(zhong)T329S遺傳突變改變了TMA和(he)脂(zhi)類(lei)代(dai)謝(xie)(xie)對(dui)兩種不同含量的(de)TMA前體喂養(yang)(yang)方法(fa)的(de)應答反應。數據(ju)表(biao)明了在飲(yin)食(shi)喂養(yang)(yang)方法(fa)中(zhong)，FMO3在TMA代(dai)謝(xie)(xie)和(he)脂(zhi)質(zhi)代(dai)謝(xie)(xie)平衡起作用，進一步說明LXR途徑和(he)PUFA代(dai)謝(xie)(xie)可能也有涉及(ji)。還有，數據(ju)顯示遺傳和(he)飲(yin)食(shi)因素導致的(de)TMA代(dai)謝(xie)(xie)中(zhong)的(de)紊(wen)亂也改變了產蛋雞中(zhong)的(de)脂(zhi)質(zhi)代(dai)謝(xie)(xie)。這個發現揭示了異(yi)生(sheng)TMA代(dai)謝(xie)(xie)和(he)脂(zhi)質(zhi)平衡的(de)聯系，也說明FMO3可能代(dai)表(biao)了異(yi)生(sheng)物質(zhi)代(dai)謝(xie)(xie)和(he)脂(zhi)質(zhi)代(dai)謝(xie)(xie)交叉的(de)主要調節點。
該研究的高通(tong)量測序(xu)工作由(you)上海派森諾生物科技股(gu)份有限公司完成。
