《Poultry Science》:The unfolded protein response induced by endoplasmic reticulum stress promotes lipid synthesis in the crop tissues of pigeons during the breeding period
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本研究针对鸟类繁殖期嗉囊组织脂质沉积的调控机制尚不明确的问题,通过多组学技术发现内质网应激(ERS)介导的未折叠蛋白反应(UPR)通过上调ACLY、FASN、DGAT2等脂质合成关键基因表达,促进鸽子嗉囊乳汁脂质合成。使用4-PBA抑制ERS可显著降低UPR通路活性及脂质沉积,首次揭示了ERS/UPR在禽类泌乳生理中的调控作用,为禽类营养调控提供新靶点。
在禽类繁殖生物学领域,鸽子独特的泌乳现象一直备受关注。与哺乳动物不同,鸽子通过嗉囊组织分泌富含脂肪的"鸽乳"哺育雏鸟,其中脂质含量占干重的30%以上。然而,这种特殊的脂质合成调控机制至今尚未明确。已有研究表明,内质网应激(ERS)在哺乳动物肝脏脂质沉积中发挥重要作用,但其在鸟类繁殖生理中的作用仍是空白。
为解开这一谜题,淮阴师范学院的研究团队在《Poultry Science》发表了创新性研究。研究人员通过对42对白王鸽繁殖周期(孵化期I4-I17、育雏期R1-R25)的系统研究,结合转录组测序、分子生物学和超微结构分析,首次揭示了ERS介导的未折叠蛋白反应(UPR)在鸽子嗉囊脂质合成中的关键作用。
关键技术方法包括:繁殖周期动态采样(7个时间点)、RNA-seq转录组分析(I4 vs R1)、qRT-PCR检测脂质合成基因表达、Western blot分析UPR关键蛋白、透射电镜观察内质网超微结构、油红O染色评估脂沉积,以及使用ERS抑制剂4-PBA(50/100 mg/天)进行功能验证。
主要研究结果:
脂质沉积特征方面,油红O染色显示育雏第一天(R1)嗉囊组织脂滴沉积显著增加,而孵化第四天(I4)几乎未见脂滴,表明繁殖阶段转变伴随脂质合成激活。
转录组分析发现,I4与R1比较组筛选出1529个上调差异基因,GO富集分析显示这些基因显著富集于ERS、UPR信号(IRE1/PERK/ATF6通路)和脂质合成相关通路。
UPR通路激活证据显示,HSPA5、ATF3等UPR相关基因转录水平在R1期显著上调。Western blot证实XBP1s、PERK、p-eIF2α和ATF6等UPR关键蛋白在I17-R1期表达峰值出现,表明三支UPR通路均被激活。
脂质合成基因表达谱分析发现,ACLY、FASN、DGAT2等关键基因呈现性别特异性表达模式:雄性表达峰值出现在I17-R1期,而雌性在R1-R7期达到峰值。
4-PBA干预实验证实,ERS抑制剂处理可改善内质网肿胀超微结构,降低XBP1s、PERK等UPR蛋白表达,同时抑制ACACA、FASN等脂质合成基因转录,最终减少嗉囊组织脂质沉积。
这项研究首次系统阐释了ERS/UPR通路在禽类繁殖生理中的调控作用,不仅填补了鸟类脂质合成调控机制的理论空白,也为禽类营养代谢疾病研究和养殖业提质增效提供了新思路。特别发现的性别差异化调控模式,为后续开展精准营养干预奠定了理论基础。该研究深化了对鸟类特殊生理现象的理解,对促进禽类生理学发展具有重要意义。