王勇生--肌细胞生成素基因研究进展02.doc

王勇生 畜禽肌细胞生成素基因研究进展畜禽肌细胞生成素基因研究进展王勇生摘要：肌细胞生成素（Myogenin，MyoG）基因是生肌调节因子MyoD家族中的一员，该基因在肌肉的生长发育、肌肉萎缩以及肌肉再生中具有重要作用。本文就有关畜禽MyoG基因定位、结构、表达及多态性研究方面作以简述。综述表明猪、牛MyoG基因分别定位于猪9号和牛16号染色体上；MyoG基因由2个内含子和3个外显子组成；MyoG基因的表达只有在成肌细胞融合发生后形成肌细胞的过程中表达，且受MyoD及Myf5表达的诱导。MyoG基因多态性在猪、鸡、羊方面的研究报道将对MyoG基因分子标记辅助育种具有重要的指导意义。关键词：畜禽；肌细胞生成素；研究进展中国分类号： 文献标识码： 文章编号：Myogenin（MyoG）称为肌细胞生成素，是生肌调节因子MyoD家族中的一员，该家族有四种结构上相关的基因，分别为MyoD（又称myf-3）、MyoG、Myf-5(myofactor-5)和Myf-6(又称herculin或MRF4)。Wright等（1989）首先报道该基因，由于MyoG基因在肌肉生长发育、肌肉萎缩以及肌肉再生中的重要作用，有关该基因及其产物的研究在国际上得到广泛关注。本文就有关畜禽MyoG基因定位、结构、表达及多态性研究方面作以简述。1 MyoG基因的定位与结构Tepas等（1996）、Soumillion等(1997) 都将猪MyoG基因定位于9号染色体，Ernst等（1998）经过研究将猪MyoG基因精确定位于9号染色体的q2.1-q2.6区。Beever等(1997,a,b)将牛MyoG基因定位到16号染色体上。Ryan等（1997）研究也表明牛的MyoG基因在16号染色体上。人类、小鼠及猪MyoG基因都由2个内含子和3个外显子组成。外显子1编码bHLH结构域，外显子2编码一个由氨基酸组成的转录激活结构域，外显子3编码4种MyoD 蛋白共有的C端保守序列。猪MyoG基因氨基酸序列与人类和小鼠的MyoG氨基酸序列的同源性分别为97%和96%，且在bHLH结构域的氨基酸序列完全相同，两个内含子碱基长度分别为785bp和639bp，均比小鼠(513bp和526bp)和人类(131 bp和125 bp)MyoG基因的相应区域长。猪MyoG基因启动子序列长57lbp，3 非翻译序列长为856bp，在3397bp和3402bp 处有1 个聚腺苷酸信号序列(AATAAA)；在转录因子起收稿日期 基金项目 国家”“十一五”农林动植物育种”工程“优质家禽新品种选育”项目（2006BAD01A09）作者简介 王勇生（1975-），男，宁夏中宁人，助理研究员，主要从事水禽育种研究。始位点的7Obp内有一个肌细胞增强因子2(MEF-2)位点(454464 bp)，一个核苷酸结合位点1(NF-1)(469481bp)和一个TATA 序列框(494498 bp)；而在终止子TGA下游的5kb处有一被CCC所间断的CA重复序列（Soumillion等，1997）。2 MyoG基因表达的时间性关于MyoG 基因表达的研究国内外报道较多。林万华（2000）报道MyoG 基因是MyoD基因家族中唯一在所有骨骼肌肌细胞系中均可表达的基因。何远清（2004）报道MyoG 基因是MRF 基因家族中唯一在所有骨骼肌细胞系中均可表达的基因。姜浩（2004）综述表明MyoG 在不同种类的动物中，同种动物的不同发育时期（如胚胎时期和成年时期、少年时期和老年时期），同种动物的不同类型的肌肉组织（如快肌和慢肌），同种细胞的不同状态下（神经支配状态和失神经支配状态、体内和体外培养）具有不同的表达规律。在胚胎发育过程中，MyoG mRNA一般处于高表达状态，出生后，由于神经植入骨骼肌，对骨骼肌内 MyoG 的表达产生明显的抑制作用，MyoG的表达随即下降。肌肉发生调控因子MRFs的表达具有时间特征(不同时期)和空间特征(不同部位)，间接地暗示了不同的肌肉发生调控因子在肌肉发生过程中的不同作用(Musaro,1995)。原位杂交和蛋白质分析显示，在胚胎的轴上部分(即将来发育成躯干肌的部分)，Myf-5在胚胎发育第8天到9.5天开始表达，MyoG从胚胎发育第8.5天，MyoD从9.75天开始在整个胚胎发育过程中持续表达，MRF4在第10至11天间有表达，并从第16日开始持续表达，它也是唯一在成体中高表达的肌肉发生调控因子；在胚胎的轴下部分(即将来发育成四肢肌的部分)，肌肉发生调控因子的表达情况与轴上部分中基本一致，所不同的是MRF4只从第16日开始表达并贯穿整个胚胎发育过程直至成体（Arnold，2000 ; Tajbakhsh ,2000 ）。王均（1996）采用Northern和Western印迹技术检测鸡胚骨骼肌发育过程中生肌素在转录水平的表达动力学，发现在胚胎发育第9d已有鸡肢体骨骼肌生肌素mRNA表达，第13d达到高峰，第15d开始下降，第18d至出生后两周几无可检测的mRNA。Osaitoh（1993）报道鸡胸肌MyoG 的表达只限定在胚胎期内，在8-20日龄胚胎的胸肌、新生2天和7天及成年鸡的胸肌都检测不到MyoG 的表达，Myf5 的表达持续到孵化后的第7天，而到成年鸡并不能发现Myf5的表达，而MyoD和 MRF4在所有的阶段都能检测到。汪堃仁等（1998）主编的细胞生物学论述表明肌细胞成熟过程中从体节细胞分化成为成肌细胞时不需要MyoG蛋白，但对于成肌细胞融合并分化成为成熟的骨骼肌细胞阶段需要MyoG蛋白的调节，既MyoG基因只有在成肌细胞融合发生后形成肌细胞的过程中表达，且受MyoD 及 Myf5表达的诱导。3 MyoG基因的多态性关于MyoG基因多态性的报道在猪、鸡方面研究已有报道。Ernst等（1998）采用RFLP技术首先发现猪MyoG基因存在2个分别含4.9 kb或4.2 kb Msp I多态性酶切片段的等位基因。猪MyoG基因多态型与初生重（Tepas等,1999,2000；林万华，2002）、生长速度、瘦肉量差异显著(P0.05)（Tepas等,1999,2000）。赵进（2005）报道MyoG基因对金华母猪初胎的总产仔数、二胎的产活仔数影响显著(P0.05),而对其他胎次组合的总产仔数、产活仔数以及初生窝重没有显著影响(P0.05)。另外，高勤学（2005）对申农号猪MyoG基因进行PCR-RFLP分型,结果发现不同基因型猪间半腱肌和半膜肌肌纤维密度差异显著(P0.05)。朱砺(2005) 研究表明猪MyoG基因3端Msp位点的多态性N等位基因能极显著地增加胴体瘦肉率和眼肌面积,降低皮脂含量(P0.01),改善胴体产肉量和提高胴体品质;同时,不同基因型对肉质性状的遗传影响作用较大,表现为N等位基因能极显著地降低猪肉品质,使pH值、肉色和肌内脂肪含量降低,并使肌肉的吸水力变差(P0.01)。王启贵（2002）研究了鸡MyoG基因5调控区的变异与性状的相关性，结果表明出壳重在不同基因型间有显著的差异(p0.01)，并且DE型和CE型比其它三种基因型有较高出壳重。分析不同基因型在亲本的两品种间分布，结果表明存在显著的差异(p0.05)。杂交F2代鸡两个亲本品种(明星肉鸡和丝毛乌骨鸡)在肌纤维直径和肌纤维数上有很大的差异，因此推测该基因的变异可能会与肌纤维的变异有关联，但结论需进一步的试验来证实。储明星（2003）分析了MyoG基因外显子1在4个绵羊品种中的多态性。结果表明存在3种基因型(AA型、AB型和BB型)。4个绵羊品种都检测到AA基因型和AB基因型,BB基因型只在小尾寒羊、湖羊和萨福克羊中检测到,而在多赛特羊中没有发现;在4个绵羊品种中,AA基因型频率最高,A等位基因频率均明显高于B等位基因频率。多态片段测序分析表明位于MyoG基因cDNA第183处发生了单碱基突变(CT),并导致了氨基酸由丙氨酸改变为缬氨酸。4 小结 MyoG在动物胚胎时期肌肉形成过程中具有重要的作用，现代动物育种大多注重生长速度和肌肉量的增加，但动物初生时所具有的肌纤维数即已决定了该个体的产肉能力，深入研究MyoG对肌肉发育的调控，实现对MyoG基因的调控，增加动物胚胎期肌肉形成过程中肌纤维的数量将具有重大意义；另一方面利用现代分子标记育种技术对MyoG进行多态标记研究，发现MyoG基因的突变位点，将突变位点与产肉性能或肉质形状进行关联分析，对现代动物育种提高动物产肉性能和改善肉质形状也将具有重大意义。参考文献：1 Wright W, Sassoon D A, Lin V K. Myogenin, a factor regulating Myogenesis, has a domain homologous to MyoDl J. Cell, 1989, 56: 607-617.2 Tepas M F W, oumillion A, Rettenberger G, et al. Characterization of the porcine myogenin gene locus and association between polymorphism and growth traits J. Anita Genet, 1996,27 (Supp1, 2): 117.3 Soumillion A, Erkens J H F, Lenstra J A, et al, Genetic variation in the porcine myogenin gene locus J. Mammalian Genome, 1997,8(8): 564-568.4 Ernst C W.Mendez E A, Robic A, et al. Myogenin physically maps to porcine chromosome 9q2.1-q2.6J. J Anim Sci, 1998,76(1): 328.5 Beever J E, Fisher S R, Guerin G, et al. Mapping of eight human chromosome 1 orthologs to cattle chromosomes 3 and 16J. Mammalian Genome.1997,8(7): 533-536.6 Beever J E, Fisher S R, Lewin H A.Polymorphism identification in the ACADM.T3.ILI0.M YOG and TSHB genes of cattle J. Animal Genetics, l997, 28(5): 373- 374.7 Ryan A M, Schelling C P.Womack J E, et al. Chromosomal assignment of six muscle specific genes in cattle J. Animal Genetics, 1 997,28(2): 84-87.8 林万华,黄路生.猪肌细胞生成素基因的研究进展J.国外畜牧科技,2000,27 （1）:29-30.9 何远清,储明星,王金玉.肌细胞生成素基因的研究进展J.遗传,2004,26 (2) :235-238.10 姜浩.肌细胞生成素myogenin转基因防治失神经骨骼肌萎缩的实验研究D.上海:复旦大学,2004.11 Musaro A, Angelis M G, Germani A. Enhanced expression of myogenic regulatory genes in aging skeletal muscle J. Exp. Cell. Res, 1995, 221:241-248.12 Arnold H, Braun T, Genetics of muscle determination and development J. Curr Topics in Dev Biol, 2000,48: 129-164.13 Tajbakhsh S, Buckingham M.The birth of muscle progenitor cells in the mouse: Spaiotemnnral considerations J. Curr Topics in Dev Biol, 2000,48: 225-26814 王均,贾弘.鸡骨骼肌发育过程生肌素的表达J. 生物化学杂志,1996,12(5):507-510.15 Osaitoh, Fujisawa-Sehara A, Nabeshima Y, et al. Expression of myogenic factors in denervated chicken breast muscle: isolation of the chicken Myf5 gene J. 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