Myh3基因通过抑制p38/MAPK通路调控北京黑猪肌内脂肪沉积的分子机制

【字体: 时间:2025年07月08日 来源:BMC Genomics 3.5

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  本文针对猪肉品质提升的核心问题——肌内脂肪(Intramuscular Fat, IMF)含量调控机制展开研究。作者团队通过群体遗传学分析结合细胞分子实验,首次揭示北京黑猪Myh3基因的6个SNPs位点显著关联IMF性状,并证实该基因通过抑制p38/MAPK信号通路促进肌内前脂肪细胞分化和脂质合成。研究为高IMF猪种选育提供了新靶点,发表于《BMC Genomics》具有重要育种应用价值。

  

研究背景:猪肉品质的遗传密码

猪肉品质的核心指标——肌内脂肪(IMF)含量,直接决定了肉品的嫩度、多汁性和风味。北京黑猪作为中国优质地方猪种,其IMF沉积能力是育种研究的重点目标。然而,IMF形成的分子调控机制尚未明确,尤其是关键基因如何通过信号通路协调脂肪细胞发育仍存空白。前期研究表明,肌球蛋白重链3基因(Myosin Heavy Chain 3, Myh3)可能参与脂肪代谢,但其在猪IMF沉积中的具体作用及调控路径仍待解析。

研究机构与方法概览

中国天津农业大学的科研团队联合中国农业科学院等机构,通过多学科技术揭示了Myh3调控北京黑猪IMF的分子通路。研究分为三个层次:

  1. 群体遗传分析:对413头北京黑猪进行Illumina猪50K芯片SNP分型,结合背最长肌(LDM)IMF含量(索氏提取法测定),筛选与IMF显著关联的Myh3位点。
  2. 细胞功能验证:分离猪肌内前脂肪细胞,通过siRNA干扰和腺病毒过表达技术操纵Myh3表达,利用EdU染色、Bodipy/Oil Red O染色评估细胞增殖与分化。
  3. 通路机制解析:采用p38抑制剂(SB202190)和激活剂(橙皮素)处理细胞,结合Western Blot检测MAPK通路蛋白(p-p38Thr180/Tyr182、p-ErkThr202/Tyr204)及脂代谢标志物(PPARγ、CEBPα)。

研究结果与发现

1. Myh3基因SNPs与IMF性状的关联

通过对413头北京黑猪的全基因组关联分析,发现Myh3基因内含子区的7个SNPs中,6个位点(如SSC12:55354513 G>A)显著影响IMF含量(p<0.05)。携带突变基因型(如GA/AA)的个体IMF水平显著高于野生型(GG)(表1)。qRT-PCR进一步证实突变基因型个体Myh3表达量更高(图S2),提示SNPs通过调控基因表达影响IMF沉积。

2. Myh3对前脂肪细胞增殖的非显著影响


虽然Myh3表达在细胞增殖期呈现动态波动(12小时高表达→24小时下降→36小时峰值)(图1A),但EdU实验表明干扰或过表达Myh3均未显著改变细胞增殖率(图1B, 2B)。分子检测发现干扰组细胞周期基因CyclinB mRNA下调,但关键蛋白CDK2未变化(图1C-D),说明Myh3主要功能不依赖增殖调控。

3. Myh3正向调控脂肪细胞分化与脂解


分化实验揭示关键机制:Myh3在脂肪诱导过程中表达持续上升(图3A)。干扰Myh3导致脂滴数量锐减(图3B),脂合成基因(PPARγCEBPαFAS)和脂解基因(HSLATGL)mRNA显著下调(图3C-D)。Western Blot显示干扰组磷酸化p38(p-p38Thr180/Tyr182)水平激增2.5倍(图3F),提示其通过激活p38通路抑制分化。相反,过表达Myh3显著提升脂质沉积(图4A)并降低p-p38水平(图4E),证实其分化促进作用。

4. p38/MAPK通路介导Myh3的调控作用


通路干预实验确证机制:当添加p38抑制剂SB202190时,Myh3干扰导致的脂滴减少被显著缓解(图5A),脂代谢基因表达恢复(图5B-C),同时p-p38水平降低(图5D)。反之,p38激活剂橙皮素处理削弱了Myh3过表达对分化的促进作用(图6A),并伴随p-p38升高和脂代谢基因下调(图6B-D)。此双向验证表明Myh3通过抑制p38磷酸化促进脂肪分化(图7)。

结论与意义

本研究首次阐明Myh3作为正调控因子促进猪肌内前脂肪细胞分化的完整通路:

  1. 群体证据:发现6个与IMF显著关联的Myh3 SNPs位点,为分子标记辅助育种提供新靶点。
  2. 机制创新:揭示Myh3通过抑制p38/MAPK信号通路(降低p-p38Thr180/Tyr182)解除其对脂肪分化的抑制作用,从而提升IMF沉积。
  3. 应用价值:为北京黑猪等优质猪种的选育提供了理论基础,通过调控Myh3-p38轴可优化猪肉品质。


该成果不仅深化了对肌肉-脂肪组织互作的理解,更为畜禽经济性状的遗传改良提供了新策略。未来研究可进一步探索Myh3在骨骼肌发育与脂肪沉积中的平衡机制,推动猪分子育种的实际应用。
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