牛FBXO家族基因全基因组鉴定及其调控骨骼肌发育功能研究

本研究针对牛F-box only protein (FBXO)家族在蛋白质泛素化中的作用尚未阐明的现状，首次系统性鉴定了牛38个FBXO成员，通过进化分析与功能实验揭示FBXO31、FBXO32、FBXO40通过调控细胞增殖与分化影响骨骼肌发育，为牛肉质改良提供新靶点。

　　

在畜牧业领域，牛肉产量和品质的提升一直是科研人员关注的重点。骨骼肌发育直接影响肉的产量和质地，而这一过程受到多种基因家族的精密调控。F-box only protein (FBXO)家族作为泛素-蛋白酶体系统（ubiquitin-proteasome system, UPS）的关键组成部分，通过特异性识别底物蛋白并介导其泛素化降解，参与细胞周期、信号转导和代谢等多种生物学过程。尽管FBXO家族在人类和小鼠等模式生物中已有较多研究，但在牛（Bos taurus）这一重要经济物种中，其家族成员的全基因组鉴定、进化特征及在骨骼肌发育中的功能仍属空白。

为了解决这一问题，由Fengcheng Song、Chen Gao、Yufei Zan、Yu Sun、Tingting Wang、Zhepei Zhang、Lupei Zhang、Zhengrong Yuan、Tianliu Zhang和Xue Gao组成的研究团队，在《Genomics》上发表了一项系统性研究。该研究首次完成了牛FBXO家族的全基因组鉴定，并深入探索了其在骨骼肌发育中的潜在作用机制。

研究人员主要运用了生物信息学分析、转录组测序、基因沉默（siRNA干扰）、EdU（5-ethynyl-2′-deoxyuridine）染色法、CCK8（Cell Counting Kit-8）细胞增殖检测等技术方法，其中骨骼肌卫星细胞来源于牛组织样本。

基因组鉴定与进化分析

通过全基因组筛查，研究团队共鉴定出38个牛FBXO基因，并对其染色体定位、基因结构、保守基序等进行了详细描述。系统进化分析表明，牛FBXO成员与 Bovinae 亚科（如家牛、水牛）及小鼠、人类等模式物种的对应基因具有高度保守性，提示这些基因在进化过程中功能可能较为稳定。

肌肉特异性FBXO基因的筛选

利用公开转录组数据，研究人员分析了FBXO基因在牛不同组织中的表达模式，发现FBXO31、FBXO32和FBXO40在骨骼肌中特异性高表达，暗示它们可能参与肌肉发育的调控。

功能实验验证

为明确这三个基因的具体功能，研究团队在牛骨骼肌卫星细胞中分别沉默FBXO31、FBXO32和FBXO40，并观察其对细胞增殖和分化的影响。结果表明：

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  沉默FBXO32和FBXO40可显著促进细胞增殖，EdU阳性细胞比例增加，CCK8检测显示细胞活力上升；
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  干扰这些基因后，多个与成肌细胞增殖和分化相关的标志基因（如MyoD、MyoG等）表达发生改变；
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  这些结果提示FBXO32和FBXO40可能作为负调控因子抑制肌肉细胞增殖，而FBXO31也在肌肉发育中具有一定作用。

研究结论与意义

本研究首次在牛中完成FBXO家族的全基因组鉴定，并揭示FBXO31、FBXO32、FBXO基因为肌肉特异性表达基因，通过影响卫星细胞增殖与分化参与骨骼肌发育过程。这一发现不仅拓展了对牛肌肉发育分子机制的理解，也为通过遗传手段改善牛肉产量和品质提供了潜在靶点。研究结果对推动畜牧育种技术的发展具有重要理论价值和应用前景。