综述：梅花鹿（Cervus nippon kopschi）肠道微生物组的季节性动态及其功能适应性 张阳、 张曼瑜、 张天祥、 江斌、 戴杰、 韩伟杰、 黄晓峰

《Animals》：Seasonal Dynamics of the Gut Microbiome and Functional Adaptations in Sika Deer (Cervus nippon kopschi) Yang Zhang, Manyu Zhang, Tianxiang Zhang, Bin Jiang, Jie Dai, Weijie Han and Xiaofeng Huang

　　**简单总结**
肉质，尤其是其嫩度、多汁性和风味，对消费者来说越来越重要，而这些很大程度上受到肌内脂肪的影响。本综述重点关注一种名为G0/G1转换基因2（G0S2）的关键生物调节因子。G0S2作为脂肪分解的天然抑制剂，通过抑制负责 mobilize 储存脂肪的酶来帮助控制肌内脂肪的积累。G0S2 的活性越高，肉中的大理石纹越明显，从而提升肉质。G0S2 基因的表达受营养和遗传等因素的影响，使其成为改善家畜肉质的有希望的目标。了解如何通过育种或喂养策略来调控 G0S2，可以为调整动物体内的脂肪沉积提供直接途径，从而在保持高效生产的同时提升消费者的肉质体验。这项研究将基础生物学与可持续动物农业的实际应用联系起来。

**摘要**
随着对优质肉类需求的增加，人们对调控脂质沉积和感官品质的分子机制的兴趣也随之增强。脂质代谢包括合成、氧化和储存，是影响肌内脂肪含量、嫩度和风味的关键生物过程。G0/G1转换基因2（G0S2）被广泛认为是一种内源性、非竞争性的脂肪甘油三酯脂肪酶抑制剂。通过抑制这种关键脂肪酶，G0S2 可以限制甘油三酯的水解，有助于保持脂质的储存。最近的研究还表明，G0S2 参与脂肪细胞分化、线粒体调节、细胞凋亡和炎症信号传导。这些发现表明，G0S2 不仅参与脂肪分解的调控，还作为能量代谢和细胞稳态的多功能调节因子。尽管 G0S2 具有多种作用，使其成为脂质代谢和细胞信号网络的关键整合者，但其具体作用机制及其对脂质代谢和肉质的影响仍不完全清楚。本综述总结了 G0S2 在脂质代谢中的最新进展，特别关注其在家畜物种中的调控网络。文章讨论了 G0S2 如何调节脂肪分解、脂质沉积和肌内脂肪生成，以及控制其表达的营养、激素和表观遗传因素。此外，还强调了其在提升肉质、形成大理石纹和饲料效率方面的功能意义。了解 G0S2 的分子和调控特性为开发遗传和营养策略提供了基础，以优化现代动物生产系统中的脂质利用并提升肉质。

**1. 引言**
近年来，随着消费者越来越重视肉的嫩度、风味和营养价值而非胴体产量，提升肉质已成为现代畜牧业的生产重点。在影响这些感官特性的生物因素中，脂质代谢被认为是关键因素，因为它控制着肌内脂肪（IMF）的积累、脂肪酸组成和死后生化变化 [1]。IMF 对多汁性、口感和风味保持有贡献，并通过影响肌肉纤维结构和持水能力来影响肉质。因此，理解脂质代谢的分子机制对于提高生产效率和产品质量至关重要。脂质代谢包括多个相互关联的过程，如脂肪酸的摄取、从头合成、β-氧化、储存以及将储存的甘油三酯（TG）转化为游离脂肪酸（FFA）[2]。其中，脂肪分解是脂肪动员的第一步且是限速步骤，在维持能量平衡中起决定性作用 [3]。脂肪甘油三酯脂肪酶（ATGL）由 patatin-样磷脂酶结构域包含2（PNPLA2）基因编码，催化甘油三酯水解为二酰甘油和FFA的过程，是脂肪分解速率的主要决定因素 [4]。G0/G1转换基因2（G0S2）作为 ATGL 的内源性、非竞争性抑制剂，建立了脂质周转与能量平衡之间的直接分子联系 [5,6]。G0S2 通过直接结合 ATGL 的疏水结构域，限制了过度的甘油三酯水解，保护细胞免受脂质毒性损伤 [7,8,9]。这种调控作用使 G0S2 成为脂质分解的重要控制点；然而，其下游表型效应似乎取决于具体环境。最初，G0S2 被发现是一种与细胞周期相关的基因，在人类淋巴细胞从静止期（G0）向增殖期（G1）过渡时上调 [10]。后续研究表明，它主要抑制 ATGL 的活性，并是脂质和能量平衡的关键调节因子 [11,12,13]。G0S2 定位在多个细胞器中，包括细胞质、内质网（ER）、线粒体和脂滴（LDs），表明它可能参与多种依赖 ATGL 和不依赖 ATGL 的过程，如增殖、分化、线粒体调节和炎症信号传导，这些过程都对组织发育和代谢效率有贡献 [14,15,16,17,18]。跨物种的比较表达分析显示，G0S2 在脂肪组织、肝脏和骨骼肌等代谢组织中高度保守且表达丰富 [19]。这些组织特异性模式表明，G0S2 的功能与生理适应和生产特性密切相关。在家畜中，G0S2 表达或活性的变化与 IMF 含量和大理石纹的差异密切相关 [20,21,22,23]。G0S2 水平升高有利于肌肉纤维内的脂质沉积，而表达降低则促进脂肪分解和能量动员。因此，调节 G0S2 表达可能是一种调整脂肪沉积和提升肉质的策略，但其生物学意义需结合局部组织环境来解释。此外，G0S2 的转录受营养状态、激素调节和环境因素的动态影响 [24,25,26]，这支持了其作为整合全身脂质流动的代谢传感器的角色。鉴于其在协调能量储存和利用中的作用，G0S2 成为通过遗传和营养干预提升家畜肉质和代谢效率的有希望的分子靶点。尽管取得了显著进展，但 G0S2 如何整合脂质代谢、细胞信号和肉质的机制仍不完全清楚。关于 G0S2 如何在多个代谢网络中发挥作用、不同刺激如何影响其转录和翻译后调控，以及如何利用这些机制来提升肉质，仍存在关键问题。特别是，G0S2 对线粒体活性、炎症信号传导、细胞凋亡和组织脂质积累的影响在不同物种、组织和实验模型中并不一致。因此，本综述总结了目前对 G0S2 生理学的理解，并考虑了不同生物学环境下的研究结果。特别强调了 G0S2 在抑制脂肪分解中的作用与其在脂肪生成中的潜在参与，以及其与 ATGL 和其他脂肪分解蛋白的相互作用，其在线粒体功能和细胞凋亡中的环境依赖性作用，以及这些机制对家畜肌内脂肪沉积和肉质的相关性。

**2. 文献搜索策略**
本综述使用以下组合术语在 PubMed 数据库中搜索文献：“G0S2”、“G0/G1 switch gene 2”、“ATGL”、“PNPLA2”、“lipolysis”、“lipid metabolism”、“adipogenesis”、“intramuscular fat”、“IMF”、“marbling”、“meat quality”、“pig”、“porcine”、“cattle”、“bovine”、“chicken”、“poultry”和“livestock”：
```sql
((G0S2 [Title/Abstract]) OR (“G0/G1 switch gene 2” [Title/Abstract])) AND ((ATGL [Title/Abstract]) OR (PNPLA2 [Title/Abstract]) OR (lipolysis [Title/Abstract]) OR (“lipid metabolism” [Title/Abstract]) OR (adipogenesis [Title/Abstract]) OR (“intramuscular fat” [Title/Abstract]) OR (IMF [Title/Abstract]) OR (marbling [Title/Abstract]) OR (“meat quality” [Title/Abstract]) OR (pig [Title/Abstract]) OR (porcine [Title/Abstract]) OR (cattle [Title/Abstract]) OR (bovine [Title/Abstract]) OR (chicken [Title/Abstract]) OR (poultry [Title/Abstract]) OR (livestock [Title/Abstract]))
```
搜索范围为1991年1月1日至2025年7月30日。在确定相关且可获取的手稿后，我们检查了每篇文章引用的参考文献，并纳入了符合纳入标准的其他研究。纳入的研究需报告有关 G0S2 表达、调控或功能的信息，特别是其与脂质代谢、脂肪生成、线粒体功能、细胞凋亡、肌内脂肪沉积、大理石纹或肉质的关系。不符合这些标准的研究被排除在外。根据本综述的主要主题，将选定的研究分为几组，包括 G0S2 对脂肪分解的调控、在细胞稳态中的多功能作用、控制 G0S2 表达的调控因素及其对家畜肉质的影响。

**3. G0S2 对脂肪分解和脂质沉积的动态调控**
甘油三酯的水解通过涉及三种主要脂肪酶的连续酶促反应进行：ATGL、激素敏感脂肪酶（HSL）和单甘油酯脂肪酶 [27,28,29]。然而，不受控制的或过度的脂肪分解会导致脂质耗尽、氧化应激和脂质毒性 [30]，从而损害肌肉细胞完整性和肉质。G0S2 被鉴定为一种强效且特异性的 ATGL 抑制剂 [4,5]，这是一种属于 patatin-样磷脂酶结构域蛋白（PNPLA）家族的 54 kDa 水解酶 [30]。重要的是，G0S2 选择性地抑制 ATGL 的活性，而不影响 HSL、单甘油酯脂肪酶或其他含有 patatin 结构域的酶（如 PNPLA6 和 PNPLA7）的活性，从而保持脂质储存 [31,32]。结构研究表明，G0S2 的抑制结构域位于一个主要的疏水区域（Lys20-Ala52），特别是残基 20–44，这些残基直接与 ATGL 的 PNPLA2 结构域结合 [16,32]。这种结合在空间上限制了底物接近催化位点的能力，并以剂量依赖性和非竞争性的方式抑制水解活性 [5,6,33]。此外，模拟 G0S2 段的合成肽在体外再现了其抑制效果，证实了抑制 ATGL 所需的最小区域 [32]，进一步支持该序列构成最小抑制结构域。
ATGL 的活性还受到其共激活因子 CGI-58（也称为 α/β-水解酶结构域蛋白 5，ABHD5）的调节，CGI-58 通过相对于 G0S2 的非竞争机制促进脂肪分解 [33,34,35]。CGI-58 促进 ATGL 和 PNPLA 家族其他成员的招募和激活，形成 TG 分解所需的关键共调控复合物 [30,36]。在基础条件下，CGI-58 被 perilipin-1（PLIN1）固定在 LDs 表面。在脂肪分解刺激下，激素信号激活蛋白激酶 A（PKA），使 PLIN1 磷酸化，释放 CGI-58 以激活 ATGL 并促进其在 LDs 上的定位，从而促进脂肪分解 [19]。相反，G0S2 通过直接结合 ATGL 并抑制其水解活性来起到平衡作用，建立了脂肪动员和储存之间的精细调节。有趣的是，G0S2 还调节 ATGL 的亚细胞定位。虽然 CGI-58 促进 ATGL 与 LDs 的结合，但 G0S2 的结合可以根据细胞环境将 ATGL 保留在细胞质中或改变其在 LDs 中的定位 [37]。矛盾的是，G0S2 还能恢复 C-末端截短的 ATGL 突变的定位，表明 G0S2 不仅影响酶活性，还影响 LDs 的动态 [37]。G0S2 和 CGI-58 的相反但互补的作用建立了双重调控机制，确保在各种生理状态下脂质稳态的平衡。G0S2 和 ATGL 之间的调控相互作用是脂肪分解和脂质储存平衡的关键决定因素（图 1），这直接影响肌肉和脂肪组织中的脂肪沉积，进而影响肉质。过度的 ATGL 活性会加速甘油三酯水解，降低 IMF 含量并损害大理石纹，而 G0S2 表达升高则限制脂肪分解，促进脂质积累并可能提升肉质。因此，阐明 G0S2 抑制 ATGL 的分子机制为通过遗传或营养干预来调节脂肪沉积和提升肉质提供了有价值的框架。然而，G0S2 的生物学作用不能仅通过 ATGL 抑制来完全解释。新兴证据表明，G0S2 还参与增殖、分化、线粒体功能、细胞凋亡和炎症信号传导的调控，表明其对组织脂质积累和肉质的贡献超出了传统的脂肪分解调控范围。

**4. G0S2 在细胞稳态中的多功能作用**
脂质代谢与信号转导、增殖、分化和细胞凋亡等基本细胞过程密切相关，维持组织稳态 [3]。除了其在脂肪分解中的已知抑制作用外，G0S2 在多种生物途径中还发挥多功能调节作用，其作用因组织和物种而异 [10,38]。在脂肪细胞中，G0S2 促进终末分化和 LDs 形成 [39]；而在氧化应激下，它限制细胞凋亡并保持线粒体完整性，可能改善死后肉质 [40]。G0S2 在细胞质、内质网（ER）、线粒体和 LDs 等多个亚细胞位置都有分布 [4,15]。其 N-末端结构域锚定在细胞质中，C-末端结构域延伸到 ER 内腔，与调节脂质合成和细胞器信号的 ER 蛋白相互作用 [41]。在代谢应激期间，禁食诱导的内质网激活的c-AMP响应元件结合蛋白H（CREBH）和过氧化物酶体增殖激活受体α（PPARα）共同增加了肝脏中G0S2的表达，从而稳定了甘油三酯的平衡[42]。G0S2还与线粒体和内体标记物共定位，表明其在细胞器间脂质通讯中起作用[43]。总体而言，G0S2作为一个信号枢纽，连接了细胞器的相互作用和能量代谢。

4.1 细胞增殖的调节
G0S2通常通过将细胞周期停滞在G0/G1期来抑制细胞增殖。这种抑制作用通过多种机制实现，包括抑制促增殖信号通路、干扰核仁蛋白运输以及调节细胞代谢。它抑制了PI3K/mTOR和MYC信号通路[9,44]，并与核仁蛋白相互作用，防止其向细胞核运输，使细胞保持静止状态[43,45]。高水平的G0S2可以保持造血干细胞和脂肪干细胞的静止状态，而其沉默则会引发异常增殖。G0S2的过表达或去甲基化可以通过与核仁蛋白的精氨酸-甘氨酸-甘氨酸结构域结合，使其滞留在细胞质中并丧失核仁功能，从而抑制细胞增殖。亚细胞定位分析显示，在G0S2水平高的干细胞中，核仁蛋白位于细胞核周围，而在G0S2缺乏的前体细胞中则位于核仁内[43,46]。在免疫细胞中，G0S2限制了幼稚CD8+ T细胞的线粒体氧化磷酸化（OXPHOS），维持其静止的代谢状态[45]。同样，在脂肪组织中，G0S2的表达与前脂肪细胞增殖呈负相关。在猪中，胎儿和新生儿阶段G0S2水平较低，这是快速增殖的时期；而在成年脂肪细胞中，当脂肪细胞进入有丝分裂后期并充满脂质时，G0S2表达水平升高[47]。在鸡中，G0S2的缺失增强了前脂肪细胞的增殖和DNA合成，同时减少了G1期细胞的数量，表明G0S2抑制了脂肪细胞数量的增加[48]。由于脂肪细胞数量影响肌内脂肪（IMF）的含量，这些数据表明G0S2可能通过调节细胞增殖间接影响肉质。因此，G0S2可能通过调节细胞周期停滞和脂肪组织扩张来影响肉质。

4.2 细胞分化的调节
G0S2作为脂肪细胞分化的正向调节因子，将生长停滞与终末脂肪生成和脂滴形成联系起来。在胚胎发育过程中，已经退出细胞周期的分化肝细胞和肌肉细胞中G0S2的表达增加[10]。在3T3-L1成纤维细胞中，G1期短暂诱导G0S2先于脂肪生成分化，标志着从增殖到脂质积累的关键转变[10,41]。同样，在发育中的脂肪组织中，成熟脂肪细胞中高水平的G0S2与细胞周期退出和分化相关[47]。从机制上看，G0S2在PPARγ和CCAAT/增强子结合蛋白α（C/EBPα）下游起作用，促进脂肪细胞分化。其在早期脂肪生成过程中的诱导与后期标记物（如适配蛋白2和甘油-3-磷酸脱氢酶）的表达同步[41]。G0S2启动子区域（-2.2至-1 kb）中保守的PPAR响应元件介导了PPARγ的直接转录激活。G0S2的过表达增强了PPARγ和C/EBPα的表达以及脂质积累，在3T3-L1细胞中增加了脂滴的形成；而敲低G0S2则抑制了分化，减少了关键调节因子的表达，诱导了细胞凋亡，并减少了脂质积累[39]。在鸡的前脂肪细胞中也观察到了类似的结果，G0S2的敲除减少了脂肪酸合成酶（FASN）和PLIN1的表达，并降低了脂滴的形成[48]。在体内实验中，G0S2缺乏的小鼠表现出较小的脂肪细胞和较低的脂肪质量，证实了其在终末分化中的作用[39]。因此，现有证据支持G0S2参与脂肪细胞成熟和脂滴形成的作用；然而，这并不一定意味着所有与G0S2相关的脂肪积累都仅由脂肪生成引起。在牲畜组织中，脂肪细胞分化和脂解减少的相对贡献可能因发育阶段、脂肪库以及骨骼肌的局部代谢环境而异。

4.3 线粒体功能和细胞凋亡
除了细胞增殖和分化外，G0S2还以高度依赖背景的方式调节线粒体功能和细胞凋亡。线粒体在活性氧（ROS）生成、细胞能量代谢调节和细胞凋亡中起着核心作用[49,50]。G0S2以细胞类型依赖的方式调节线粒体活性和细胞凋亡。当G0S2定位于线粒体时，它与FOF1-ATP合成酶相互作用，增强OXPHOS和ATP的产生，减少斑马鱼和心肌细胞模型中的ROS积累，从而改善线粒体功能[51,52]。其稳定性通过RNF126/BAG6复合体介导的蛋白酶体降解进行调控，抑制这一过程可以在缺氧条件下增加ATP的产生[53]。相反，在CD8+ T细胞中，G0S2通过抑制OXPHOS维持代谢静止[45]。这些看似矛盾的发现表明，G0S2对线粒体功能的影响并不统一，而是根据细胞谱系和能量需求而变化，G0S2可能促进ATP生成或帮助维持代谢静止。G0S2在炎症反应中也表现出多样化的作用，在特定组织中既有抗炎作用也有促炎作用。在3T3-L1脂肪细胞中，肿瘤坏死因子α（TNF-α）通过抑制PPARγ来抑制G0S2的表达，刺激脂解并可能加剧代谢炎症[54]。在5/6肾切除小鼠模型中，信号转导子和转录激活因子5B直接结合到G0S2的启动子区域并增强了其转录。G0S2的上调反过来作为p65的共激活因子，促进了促炎基因（如趋化因子配体2）的转录，从而加剧了肾脏炎症。G0S2的敲低或抑制减弱了这种反应[13]。因此，G0S2的促炎和抗炎效应需要根据组织类型、上游信号和细胞类型来解释，而不能将其视为蛋白质的固定内在属性。G0S2还表现出促凋亡和抗凋亡作用，这些作用由细胞背景和上游信号决定。通过一个疏水结构域（Leu33–Gln67），它与Bcl-2结合，破坏了保护性的Bcl-2/Bax异二聚体的形成，并控制线粒体膜通透性，促进细胞色素c的释放和线粒体凋亡，成为TNF-α通过NF-κB途径诱导的一种新的促凋亡因子[17]。在巨噬细胞中，二甲双胍上调了G0S2的表达，从而抑制了Bcl-2并促进了凋亡，特别是在促炎M1亚群中，从而增强了其抗炎作用[44,55]。同样，在鸡中，氨暴露上调了空肠中的G0S2表达，通过lncRNA-miR-205a-G0S2轴激活了线粒体凋亡途径[56]。这些发现表明G0S2介导了某些药物或环境刺激的促凋亡作用。然而，在氧化应激下，G0S2的过表达通过减少ROS产生、维持线粒体膜电位、防止细胞色素c释放以及通过AMPK信号通路上调抗氧化介质来减轻氧化低密度脂蛋白（ox-LDL）引起的损伤，表现出保护性和抗凋亡作用[57,58]。在脂肪细胞中，G0S2在终末分化过程中也表现出独立于ATGL的抗凋亡作用。G0S2的缺失无论ATGL表达如何都会诱导凋亡，这一点在G0S2和ATGL双重敲低实验中得到了证实[39]。这些发现表明，G0S2可以根据代谢背景促进或抑制凋亡。

总体而言，当前研究表明G0S2在调节线粒体功能、细胞凋亡和炎症反应中发挥多种作用，但这些效应并不统一，似乎强烈依赖于生物学背景（图2）。在某些模型中，G0S2被证明可以增强线粒体ATP的产生并保护细胞免受氧化损伤；而在其他模型中，它似乎抑制氧化代谢并帮助维持细胞静止。同样，G0S2的促凋亡和抗凋亡作用也有报道。这些差异可能与细胞类型、亚细胞定位、上游信号和物种背景有关。值得注意的是，其中一些功能可能独立于ATGL，表明G0S2不应仅被视为脂解的抑制剂，而应被视为更广泛的细胞应激反应调节因子。进一步阐明这些依赖背景的机制对于理解G0S2如何影响肌肉完整性、脂质分布以及最终肉质至关重要。

图2. G0S2在细胞稳态中的多功能作用。G0S2通过抑制MYC和PI3K/mTOR来抑制细胞增殖，在PPARγ控制下促进分化，通过F1F0-ATP合成酶结合增强线粒体ATP合成，并通过Figdraw2.0减少氧化应激。

5. G0S2在脂质稳态中的组织特异性作用
G0S2表现出明显的组织特异性，在棕色脂肪组织（BAT）、白色脂肪组织（WAT）、肝脏和骨骼肌中表达水平较高——这些器官是脂质代谢的核心[19]。在肾脏和血管组织中表达水平适中，而在睾丸、肠道和胸腺中表达水平最低[41,47,59]。这种分布反映了转录调节因子的不同活性，包括在肝脏和BAT中占主导地位的PPARα，以及在WAT中调控脂肪生成的PPARγ[41]。在脂肪生成分化过程中，G0S2的表达显著增加，但在骨生成或肌生成途径中保持不变，强调了其在脂质储存和组织特异性能量调节中的作用。

5.1 脂肪组织
在脂肪组织中，G0S2通过特异性抑制ATGL活性而成为脂解的强效抑制剂。在脂肪细胞中过表达G0S2显著降低了基础和激素刺激下的脂解，而敲除或敲低G0S2则增强了甘油三酯（TG）的水解，提高了血浆中的甘油水平，并减少了脂肪质量[37,60]。G0S2缺乏的小鼠表现出脂酶活性增加、产热基因表达增强以及胰岛素敏感性提高[61]。相反，禁食会下调G0S2，促进猪体内ATGL介导的TG动员[47]。这些发现表明G0S2根据营养状态动态调节脂质周转。这些抗脂解效应反映了现有脂肪细胞内的脂质周转变化，与其上述的促脂肪生成作用在机制上有所不同。除了脂解控制外，G0S2对脂肪细胞成熟和脂质积累也是不可或缺的。其在体内的缺失减少了脂肪组织质量和脂肪细胞大小，以及总体脂肪质量，证实了其在脂肪储存中的关键作用[39]。移植G0S2缺乏的脂肪组织独立于肝脏极低密度脂蛋白（VLDL）的输出降低了血浆中的TG水平，表明其对脂质平衡具有系统效应[62]。在肌肉相关脂肪细胞中，G0S2进一步通过限制ATGL介导的水解来稳定IMF，从而提高了嫩度和多汁性[37]。其在线粒体中的参与也暗示了氧化代谢与死后肉质之间的联系。这些发现表明，G0S2通过至少两个相关但机制不同的过程促进脂肪组织扩张：抑制甘油三酯水解和促进脂肪细胞成熟及脂质储存能力。总体而言，G0S2作为脂肪代谢的中心调节因子，平衡了脂质动员和沉积，这对肉质和胴体组成至关重要。

5.2 肝脏
在肝脏中，G0S2调节脂质和葡萄糖代谢。G0S2的缺失减少了TG积累，增强了脂酶活性，并提高了胰岛素敏感性，防止了饮食引起的脂肪变性[14,60,61,63]。相反，G0S2的过表达促进了脂滴的形成，并增加了循环中的TG和LDL/VLDL水平[64,65]。G0S2还抑制了PI3K/mTOR信号通路，提高了肝脏对代谢应激的敏感性[44]。这些作用确立了G0S2作为连接肝脏脂质流动与全身能量代谢的关键因素。在转录水平上，G0S2被PPARα、肝脏X受体α（LXRα）和C/EBPβ激活。LXRα直接结合到其启动子中的DR4基序，刺激转录和肝脏脂质积累[66]。G0S2的缺失消除了LXR激动剂诱导的脂肪变性，表明LXRα–G0S2轴是肝脏脂质代谢的主要决定因素[8]。PPARα在禁食或Wy14643处理期间也上调了G0S2的表达，尽管这种相互作用似乎依赖于背景[41,67]。C/EBPβ也调节G0S2的表达。例如，在ALK阳性的ALCL细胞系中，G0S2蛋白水平的明显下降与C/EBPβ蛋白的减少相对应[68]。C/EBPβ的敲低减少了肝脏脂质储存，而G0S2的抑制独立于C/EBPβ或PPARγ的水平促进了脂解，表明G0S2通过抑制ATGL在下游发挥作用[25]。此外，在内质网应激下，激活转录因子4（ATF4）通过PERK–eIF2α–ATF4途径激活了G0S2，促进了TG积累[14]。这些数据将G0S2定位为连接脂质合成、储存和应激反应的中心调节因子。G0S2还将肝脏脂质代谢与胰岛素作用联系起来。肝脏中G0S2的增加通过破坏信号成分加剧了胰岛素抵抗，并上调了PPARγ[65]，而其缺失则增强了TG分解并提高了全身胰岛素敏感性[42]。敲低G0S2还促进了酮生成和糖异生，同时减少了糖原分解[69]。G0S2与载脂蛋白A4和A1之间的相关性表明其在胆固醇运输中也有额外作用[70]。因此，精确的肝脏G0S2调节对于维持代谢平衡和优化能量效率至关重要。G0S2通过调节全身脂质流动整合了脂肪组织和肝脏之间的通讯。禁食期间G0S2的减少增强了脂解，并释放了脂肪酸，激活了肝脏中的PPARα和CREBH，两者都增加了肝脏中的G0S2表达，以防止TG过度分解并稳定能量代谢[41,42,71,72]。然而，在慢性脂质过载的情况下，持续的肝G0S2激活会促进脂肪变性和炎症，表明其具有双重代谢影响。总体而言，现有证据支持G0S2在脂肪组织、肝脏和骨骼肌中的组织特异性作用（图3）。然而，表型结果可能受到主导性基础过程的影响，包括脂肪分解的抑制、脂肪细胞分化、肝脏甘油三酯储存或肌肉特异性代谢适应。通过协调的转录和内分泌机制，它将脂质和葡萄糖代谢联系起来，成为提高牲畜代谢效率和肉质的一个潜在靶点。图3. G0S2的表达受到激素、营养和环境信号的组织的特异性功能及其多方面的调控。G0S2的表达通过营养状况、激素信号和细胞环境进行调控。启动子甲基化会抑制G0S2的表达，而核受体（PPARα/γ、LXRα、FXR）和应激因子（CREBH、C/EBPβ）则会激活它。功能上，G0S2抑制ATGL介导的脂肪分解，促进肝脏中的甘油三酯积累和脂肪组织中的脂肪储存（见Figdraw2.0）。6. 控制G0S2表达的调控因子G0S2的表达受到激素、营养和环境因素的严格调控，反映了其在能量平衡和脂质代谢中的核心作用。它对喂养状态、内分泌信号和应激刺激作出动态响应，协调脂肪组织、肝脏和肌肉之间的脂质转化。此外，表观遗传机制如DNA甲基化对其转录进行微调，影响组织特异性功能和代谢结果。了解这些调控层次为如何通过靶向G0S2来优化牲畜的脂肪沉积和肉质提供了宝贵的见解。6.1. 激素调控激素对G0S2的转录具有强烈且相反的作用。胰岛素、孕酮和视黄酸增强其表达，而糖皮质激素、儿茶酚胺、TNF-α和褪黑素则抑制其表达。胰岛素通过PI3K/AKT途径抑制脂肪分解，并在骨骼肌中刺激G0S2表达，这与其在脂质储存中的合成作用一致[73,74]。在能量过剩的情况下，胰岛素提高G0S2/ATGL比率，减少脂肪分解并促进脂肪组织中的甘油三酯积累[5]。孕酮通过其受体上调G0S2并抑制ATGL和HSL；这些效应被拮抗剂米非司酮所消除[24]。视黄酸通过视黄酸受体α（RARα）结合到启动子上游的视黄酸响应元件来激活G0S2[75]。RAR拮抗或RARα敲低显著减弱了这种诱导作用，表明视黄酸信号与通过G0S2的脂质代谢之间存在直接联系。同样，PPARγ通过结合到其启动子上游约1.5 kb处的PPAR响应元件来直接调控G0S2，罗格列酮的激活在脂肪细胞分化过程中显著提高了G0S2 mRNA的水平[37,41,76,77]。相比之下，糖皮质激素抑制G0S2，从而激活ATGL介导的脂肪分解并增加血浆NEFA和葡萄糖水平[78]。儿茶酚胺触发β-肾上腺素能和cAMP–PKA信号通路，使perilipin A磷酸化并减少G0S2，促进CGI-58和ATGL向LDs的招募[5]。在3T3-L1和SGBS细胞等脂肪细胞模型中，G0S2过表达抑制肾上腺素刺激的脂肪分解，而基因沉默则增强脂肪分解和脂肪酸外流[5,37]。此外，TNF-α下调G0S2表达同时促进脂肪分解，即使在ATGL或CGI-58表达过量的情况下，这种效应也被G0S2过表达所抵消[79]。褪黑素处理降低了前脂肪细胞中的G0S2，上调ATGL，抑制脂肪生成因子（C/EBPα、PPARγ），增强脂肪酸氧化相关基因的表达，并减轻高脂饮食引起的体重增加[80]。因此，G0S2作为一个关键的调控节点，整合了来自多种激素和核受体通路（PPARγ、PPARα、FXR）的信号，根据代谢和激素信号微调脂肪分解和脂肪生成。6.2. 营养调控营养状况直接调节G0S2表达。禁食或饲料限制会降低脂肪组织中的G0S2并增强ATGL，而重新喂食则恢复基础表达[81]。这种波动由肝脏中的PPARα和脂肪组织中的PPARγ协调，以在营养转换期间重新分配能量。葡萄糖的可用性对G0S2的完全诱导至关重要。ChREBP–Mlx复合体是一种对葡萄糖有反应的调节因子，它结合到G0S2启动子上，葡萄糖在肝细胞中显著上调G0S2 mRNA的表达，将葡萄糖代谢与脂质储存联系起来[82]。多不饱和脂肪酸，特别是α-亚麻酸，通过PPARγ激活增加G0S2并抑制血浆FFA，表明脂肪分解受到抑制[83]。相反，棕榈酸通过C/EBPβ诱导G0S2表达，同时增加HepG2细胞中的PPARγ和下游脂肪生成基因（G0S2、GPR81、GPR109A和Adipoq）的表达，通过抑制ATGL促进甘油三酯积累[25]。此外，膳食甜菜碱通过抑制ACC、FAS和SCD1的表达来减弱肝脏脂肪生成，同时通过PI3K/AKT/SREBP和C/EBPα通路诱导G0S2，从而降低肝脏胆固醇、胆汁酸和葡萄糖水平[84]。法尼醇X受体（FXR）信号也与c-Jun N末端激酶相互作用以调节G0S2；在三醇苷缺失的小鼠中，其抑制作用被减弱，证实FXR在肝脏中的作用[85]。代谢物进一步通过G0S2发挥细胞类型特异性效应。低浓度的β-羟基丁酸在颗粒细胞中下调G0S2，诱导G1期停滞并损害细胞增殖[86]。总体而言，G0S2作为一个营养响应调节因子，将饮食信号与细胞脂质代谢联系起来，支持能量平衡。因此，靶向营养-G0S2轴可以改善动物的代谢效率和能量平衡。6.3. 环境应激环境压力因素如氧化损伤和酸中毒也会改变G0S2表达。氧化的低密度脂蛋白（LDL）暴露会降低内皮细胞中的G0S2表达，导致ROS积累、线粒体去极化、细胞色素c释放和caspase依赖性凋亡。相反，G0S2过表达激活AMPK和Nrf2/SIRT1/HO-1通路，减少氧化损伤[58]。酸中毒通过破坏ATGL–G0S2平衡促进脂肪分解。在3T3-L1前脂肪细胞中，低pH值增加ATGL同时降低G0S2表达，加速脂质水解。G0S2过表达抵消了这种反应，证实了其对LDs的稳定作用[26]。机制上，酸中毒抑制PPARγ的转录活性；罗格列酮处理将G0S2恢复到正常水平。PPARγ转录活性的降低可能是由于与共激活因子（如C/EBPα）的相互作用受损所致，导致G0S2表达和随后的ATGL激活减少。因此，应激诱导的G0S2下调破坏了脂质平衡，突显了其在不利条件下的代谢适应作用。6.4. 遗传调控表观遗传修饰对组织特异性G0S2表达起着关键作用。其转录受到增强子活性和DNA甲基化的调控[87,88]。多个增强子（E2、E4、E5）调节其转录，其中E5是PPARγ和视黄醇X受体α的主要调控元件。E5的抑制降低了G0S2和脂肪生成基因（如FABP4、Lipoprotein Lipase和PLIN1）的表达，证实了增强子依赖的激活[76]。G0S2的启动子和外显子区域富含CpG，使其容易受到DNA甲基转移酶的甲基化。CpG富集的启动子区域的DNA甲基化通过阻断转录因子结合来抑制G0S2转录[46,89]。过度甲基化在多种癌症中沉默G0S2，而去甲基化则恢复表达并抑制增殖，而敲低则逆转了这种效应，表明其具有肿瘤抑制功能[46,90,91]。启动子甲基化还与药物耐药性相关；顺铂耐药细胞由于启动子过度甲基化而表现出G0S2表达受抑制，而敏感细胞则大量表达G0S2[92,93]。在免疫细胞中，甲基-CpG结合域蛋白2通过减少启动子甲基化来增强G0S2转录，促进M0到M1/M2的转变。沉默G0S2损害了细胞的可塑性，而过表达则恢复了极化，表明G0S2作为甲基-CpG结合域蛋白2介导的巨噬细胞可塑性的下游效应器[94]。翻译后，G0S2与ATGL结合，稳定这两种蛋白质并通过防止泛素介导的降解来抑制脂肪分解[95]。这些表观遗传和蛋白质稳定机制确保了脂质代谢的上下文特异性控制。G0S2作为一个中心枢纽，整合了激素、营养、环境和表观遗传信号，以调节能量储存和动员。胰岛素和孕酮等激素促进其表达和脂质积累，而应激激素则抑制其表达以增强脂质动员（图4）。营养因素和代谢物根据能量状态微调G0S2，而环境压力和表观遗传修饰进一步调整其表达。总体而言，这些机制展示了G0S2如何维持脂质平衡，并表明操纵其调控网络可能提高牲畜的代谢效率和肉质。图4. G0S2：脂质代谢和肉质的中心调节因子。7. G0S2在肉质和代谢中的功能作用G0S2在脂质代谢中的作用已经得到充分证实，显示出其对关键经济性状（如脂肪沉积、肉质和饲料效率）的显著影响。7.1. G0S2作为猪IMF含量的关键调节因子在猪中，G0S2在脂肪组织发育和IMF积累中起关键作用，这两个性状对胴体价值和肉质至关重要。表达谱显示，G0S2在脂肪组织、肝脏和长背肌组织中大量表达，随着脂肪细胞成熟和脂质含量积累，其表达水平在出生后发育过程中增加[47]。由于IMF是一个由肌肉内脂肪细胞的数量、局部脂质转化和肌肉纤维的代谢特性共同决定的复杂性状，G0S2与猪肉质量之间的关系不能仅通过抑制脂肪分解来解释。在长背肌中，较高的G0S2表达可能通过限制肌肉内脂肪细胞中的甘油三酯水解来促进IMF的保留，但也可能反映了脂肪生成潜力和品种特异性的表观遗传调控差异。对中国本土猪品种的研究进一步支持了这一调控作用。在莱芜猪中，由于其异常高的IMF含量（9–12%），G0S2是在IMF沉积的主要阶段（120–240天）上调的脂质生物合成基因之一，这与DNA甲基化的变化相吻合[20]。荟萃分析进一步确定G0S2是包括FASN、SCD和PLIN1在内的脂质代谢簇中的一个枢纽基因[21]。G0S2在长背肌中的调控功能似乎具有物种特异性。比较分析显示，脂肪品种（如泸川猪[96]、松辽黑猪[21]和莱芜猪[20]）的G0S2表达明显高于瘦肉商业品种（如杜洛克猪和长白猪）。ATAC-seq数据支持这些发现，显示高脂肪品种中G0S2位点的染色质可及性增强，支持其转录激活和脂质积累[96]。然而，负责这种物种特异性表达的上游调控因子和信号通路以及特定甲基化位点如何动态影响G0S2的转录活性仍不清楚。G0S2内的遗传多态性，包括Thr89Val（A265G/C266T）和启动子SNP（g.-565G>A, g.-566T>C），与多个品种（如延安猪、金华猪、杜洛克猪、长白猪和约克夏猪）的背脂厚度显著相关[47,97]，表明它们作为猪肉质量选择的分子标记物的潜力。还观察到了性别二态性，母猪在皮下和肾周脂肪中表现出更高的G0S2表达，通过抑制ATGL介导的脂肪分解来促进甘油三酯储存，而公猪在内脏器官中表现出更高的表达[97]，表明性激素可能参与了这些调控机制。这些品种相关的差异还与局部肌肉特性相互作用，如氧化-糖酵解平衡、肌肉纤维组成和纤维相关的脂质处理，从而影响IMF沉积和相关的猪肉质量性状。G0S2在猪IMF沉积中的作用也在骨骼肌纤维特性的背景下得到解释。IMF含量较高的猪品种通常与更具氧化性的肌肉表型相关，而较瘦的品种则倾向于表现出更多的糖酵解纤维。例如，MyHC I与巴马香猪和荣昌猪的IMF呈正相关，同时上调了脂肪生成和脂肪酸摄取相关基因（包括PPARγ、ACC、FAS和LPL），而MyHC IIb与长白猪的IMF呈负相关[98,99]。此外，G0S2已被确定为PPARγ的直接靶基因，进一步支持其在协调脂肪生成调控和脂质沉积中的作用。这些发现表明，G0S2对IMF沉积的影响不仅取决于其抗脂肪分解活性，还取决于局部肌肉代谢环境、纤维类型组成和相关的调控网络（如AMPK和PGC-1α信号）。综上所述，这些发现支持G0S2通过多种相互作用机制作为猪IMF沉积的中心调节因子的观点。一方面，G0S2可能通过抑制肌肉内脂肪细胞中的ATGL介导的脂肪分解来促进脂质保留，而PPARγ–G0S2轴似乎是促进猪IMF沉积的一个合理调控通路。另一方面，其表型效应也可能受到品种特异性的染色质可及性、DNA甲基化、发育阶段、性别依赖的调控和骨骼肌的代谢特性的影响。因此，G0S2表达与猪肉质量之间的关系不应仅仅解释为脂肪分解减少的简单结果。更有可能反映了脂质转化、脂肪生成能力和肌肉特异性代谢适应的综合效应。这些观察结果突显了G0S2作为提高猪肉质量的有希望的候选基因，同时也表明其精确的调控机制，特别是其与肌肉微环境和上游代谢信号通路的相互作用，需要进一步研究。7.2. G0S2在牛中的大理石纹和肝脏代谢适应中的作用在牛中，G0S2被认为是肌肉内脂肪沉积、大理石纹和肝脏能量适应的重要调节因子。它在脂肪组织和骨骼肌中优先表达，在肝脏中的表达量适中。在长背肌中，G0S2的表达与IMF（ intramuscular fat）含量呈正相关[22]。阉割后的公牛比阉割前的公牛表现出更高的G0S2表达水平，这与观察到的更大IMF积累以及FABP4和CGI-58的上调一致[22]。值得注意的是，G0S2在IMF部分富集，而CGI-58在肌肉纤维中更为丰富，这表明G0S2与肌肉内脂肪细胞的脂质储存关系更为密切，而不是与肌肉细胞内的甘油三酯代谢直接相关。这种区别很重要，因为大理石纹主要反映了脂肪细胞的脂质沉积，而肌肉细胞内的脂质池则与纤维代谢和氧化活性更为紧密相关。通过抑制肌肉内脂肪细胞的脂解作用，G0S2被认为有助于IMF的积累，从而改善肉质的多汁性和风味。在蒙古牛中，G0S2通过促进前脂肪细胞向成熟脂肪细胞的转化以及影响内分泌和能量储存功能来参与脂肪生成[100]。除了对脂肪的调节作用外，哺乳早期奶牛的肝脏G0S2表达增加，这与参与脂质和胆固醇分泌的基因（包括载脂蛋白A1和载脂蛋白A4）的表达增加相一致，这种反应可能受到胰岛素受体PPARγ和过氧化物酶体增殖激活受体γ共激活因子1-α的调控[70,101]。这种上调被认为是对产后能量需求的适应性反应，有助于稳定肝脏中的甘油三酯水平并维持能量平衡。总体而言，现有数据表明G0S2主要通过调节肌肉内脂肪细胞来促进牛肉的大理纹形成，同时也对奶牛的肝脏代谢适应有所贡献。然而，最终表型可能受到肌肉纤维组成、局部代谢活性、内分泌状态和生产阶段的影响，目前的证据尚未完全阐明这些不同机制过程的相对贡献。7.3. G0S2在禽类中的脂质代谢核心调节作用尽管禽肉中的IMF含量相对较低，但G0S2仍然是脂质代谢的关键调节因子，影响腹部脂肪沉积、饲料效率和免疫功能。禽类的G0S2与哺乳动物的同源物具有保守的疏水结构域，主要在脂肪细胞中表达，并在那里抑制ATGL以限制脂解[81]。在脂肪细胞分化过程中，其表达增加，表明其功能更倾向于终末分化而非增殖。观察到性别、年龄和组织特异性差异：21天和91天时雌性的腹部脂肪表达较高，而雄性的肝脏表达较高，并且随年龄增长而下降[23]。几种单核苷酸多态性（SNPs），包括G102A、G197A、G255A、g.444G>A、g.102G>A和g.556G>A，与腹部脂肪和体重显著相关[23,102]。g.444G>A变异与腹部脂肪重量相关，而g.102G>A的AA/AG基因型与活体重增加有关。敲除实验证实，G0S2的缺失减少了腹部脂肪，改变了TG（甘油三酯）的合成，并改变了脂肪酸组成，但不影响生长性能，这与其在调节脂解中的作用一致[103]。鹌鹑模型进一步表明，G0S2的过表达抑制了空腹诱导的脂解[104]。高饲料效率组和低饲料效率组之间的G0S2表达差异可能受到内含子保留对mRNA稳定性的影响，表明其在脂质分配和能量利用中的作用[105]。此外，在沙门氏菌肠炎感染期间，G0S2的表达被诱导，表明其通过限制脂质氧化和减少ROS（活性氧）介导的组织损伤具有保护作用[11,106]。这些发现表明G0S2在禽类中作为脂质代谢的核心调节因子，影响脂肪沉积、能量效率和免疫反应。总体而言，G0S2作为一种保守但具有情境敏感性的脂质代谢调节因子，在不同物种中发挥作用。G0S2表达升高通常与更高的IMF、改善的大理纹或增加的脂肪沉积相关（表1），但这些关联并不一定源于每种组织或物种中的相同机制。其表达受到基因变异、表观遗传调控和环境信号的调节。鉴于这些特性，G0S2代表了通过标记辅助选择和基于营养的干预措施来提高肉质和生产效率的有希望的分子靶点。表1. 不同物种中G0S2基因功能的比较总结。8. 结论G0S2被认为是一种保守的、多功能的脂质代谢、能量平衡和细胞稳态调节因子，对牲畜肉质和生产效率具有潜在意义（图4）。作为ATGL的内源性抑制剂，其经典作用为限制甘油三酯水解和促进脂质保留提供了明确的机制基础。然而，越来越多的证据表明，G0S2的生物学功能不仅限于脂解，还包括脂肪细胞分化、线粒体调节、细胞凋亡和炎症信号传导。这些功能表明，G0S2通过多种途径而非单一机制促进组织脂质积累。G0S2表达的后果因组织类型、细胞谱系、代谢状态和局部肌肉环境而异，可能反映了脂解减少、脂肪细胞分化增强、线粒体适应以及炎症或凋亡信号传导的不同贡献。在牲畜物种中，G0S2的表达与脂肪沉积模式、IMF含量和大理石纹密切相关，这些都是决定肉质嫩度、多汁性和风味的关键因素。在猪、牛和禽类的研究中，一致显示G0S2的上调促进了脂质积累，而其抑制则增强了脂解并减少了IMF沉积。这些发现确立了G0S2作为连接细胞内脂质代谢与经济重要肉质特征的关键分子开关。因此，G00S2应被视为一个重要的但依赖于具体情境的调节因子，连接细胞内脂质代谢与经济相关的肉质特征。G00S2表达的调控似乎是多因素的，并受到激素、营养和环境因素的严格控制。胰岛素和PPARγ激动剂可诱导其转录，而糖皮质激素和儿茶酚胺则具有抑制作用。此外，营养状态和表观遗传修饰进一步影响其表达，突显了该基因对生理和环境信号的响应性。总体而言，这些发现使G00S2成为通过协调的遗传、营养或激素干预措施来提高肉质的有希望的分子靶点。未来的研究将利用先进的遗传模型（包括CRISPR/Cas9介导的G00S2敲除或过表达动物）阐明G00S2的物种和组织特异性机制。整合多组学技术（基因组学、转录组学、DNA甲基化和脂质组学）与精细的表型分析对于揭示G00S2活性与IMF、大理石纹、脂肪酸谱和感官特征之间的调控网络至关重要。未来的工作还应明确区分肌肉内脂肪细胞沉积和肌肉细胞内脂质积累，并在评估与G00S2相关的大理纹表型时考虑肌肉纤维类型和局部氧化-糖酵解状态。通过膳食脂肪酸、甲基供体或饲料添加剂调节G00S2表达可能提供优化IMF而不增加总胴体脂肪的实际策略。总体而言，对其多效性的全面理解有助于开发基于生物标志物的选择和营养干预措施，最终有助于提高肉质和可持续的牲畜生产。