FIT2基因在脂肪沉積中的作用

趙小琪，黃 英，趙素梅，楊明華*

（云南農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)與飼料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，云南昆明650201）

FIT2基因在脂肪沉積中的作用

趙小琪，黃 英，趙素梅，楊明華*

（云南農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)與飼料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，云南昆明650201）

誘導(dǎo)脂肪沉積跨膜蛋白（FIT2）對(duì)脂滴的積聚是必要的，在豬肌內(nèi)脂肪的沉積中發(fā)揮著重要作用。本文對(duì)FIT2基因的結(jié)構(gòu)、功能及研究現(xiàn)狀進(jìn)行了綜述，為FIT2基因的利用和提高豬肉品質(zhì)提供參考。

FIT2基因；脂肪沉積；研究現(xiàn)狀

動(dòng)物脂肪組織內(nèi)含有大量的脂肪細(xì)胞，脂肪細(xì)胞由起源于中胚層的多能干細(xì)胞逐步分化、發(fā)育而來(lái)。脂肪組織的生長(zhǎng)發(fā)育包括脂肪細(xì)胞的增殖和肥大兩方面，也就是脂肪細(xì)胞數(shù)目的增加和脂肪細(xì)胞體積的增大。肌肉間的脂肪通常分為肌間脂肪和肌內(nèi)脂肪（IMF）。沉積在肌肉內(nèi)的脂肪稱為肌內(nèi)脂肪，與其他脂肪組織相比，肌內(nèi)脂肪中含有更多的磷酸甘油三酯、膽固醇、膽固醇酯和少量的鞘類酯物。以總酯類物為基礎(chǔ)，沉積在豬肌肉組織中的這種脂類比例高達(dá)20～25%，與其它脂肪組織的組成差異較大。研究表明肌內(nèi)脂肪雖然只占胴體脂類的l～2%，但它對(duì)肌肉組織的感官品質(zhì)、食用品質(zhì)、加工和貯藏性能等都有重要的影響[1]。肌內(nèi)脂肪與肌肉的嫩度、多汁性、風(fēng)味等直接相關(guān)，分布均勻且含量適中的大理石紋能使肉品美味多汁、口感良好；IMF含量過(guò)少的肉乏味干硬；IMF含量過(guò)多或分布不均，卻會(huì)使單位肉重?zé)崃吭黾?，蛋白質(zhì)含量減少，對(duì)肉的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)產(chǎn)生不利。因而，肌內(nèi)脂肪是評(píng)定肉質(zhì)的一個(gè)重要指標(biāo)[2-3]。

自然界中，無(wú)論是低等的酵母還是高等的人類都是以甘油三酯(TG)的形式來(lái)儲(chǔ)存能量。能量以TG的形式貯存在脂肪組織中占脂肪細(xì)胞總體積95%以上[4]。而脂滴是儲(chǔ)存TG最重要的亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)，也是一種具有代謝功能的亞細(xì)胞器[5-6]。脂滴以TG為核心，外周由單層的磷脂及與脂肪相關(guān)的蛋白所包圍[7-8]。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是TG生物合成的地方，現(xiàn)在普遍的看法是脂滴在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中形成，脂滴常常與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的表面緊密結(jié)合[9-11]。在哺乳動(dòng)物中，脂滴的代謝是一個(gè)涉及到激素、脂滴相關(guān)蛋白和脂肪酶在內(nèi)的各種因子嚴(yán)密調(diào)控的過(guò)程。在正常生理?xiàng)l件下，脂滴參與維持細(xì)胞和生物體整體水平的能量平衡。然而，在極端獲得脂滴的情況下（比如肥胖），就會(huì)增加Ⅱ型糖尿病、心血管疾病等疾病的染病風(fēng)險(xiǎn)[12]。Miranda等報(bào)道[13]，F(xiàn)IT2在調(diào)節(jié)肌肉能量代謝方面發(fā)揮了重要的作用，并參與骨骼肌肌肉內(nèi)脂滴的形成。因此，有必要研究FIT2對(duì)家畜肌肉能量代謝，IMF沉積和肉質(zhì)的影響。

1 FIT2基因的結(jié)構(gòu)及發(fā)現(xiàn)

FIT蛋白家族即誘導(dǎo)脂肪沉積跨膜蛋白能促進(jìn)TG分割成脂滴，是由Kadereit等發(fā)現(xiàn)的將脂肪打包成脂滴的關(guān)鍵基因[14]。豬FIT2基因定位于17號(hào)染色體上，包含2個(gè)外顯子和1個(gè)內(nèi)含子，2個(gè)外顯子長(zhǎng)度分別為182bp和635bp，基因的CDS序列全長(zhǎng)為789bp，編碼262個(gè)氨基酸。NCBI數(shù)據(jù)庫(kù)已收錄其817 bp的mRNA序列(NM_001128460.1)。

FIT2基因在人、豬、鼠等動(dòng)物中已被定位和標(biāo)記。FIT2蛋白在物種間的同源性較高，豬與牛的親緣性較近，其次是人、小鼠、大鼠。豬FIT2蛋白氨基酸序列與牛、人、小鼠和大鼠的同源性分別為93%、91%、87%和87%。FIT2蛋白在不同物種間的高度保守性提示出它們功能的重要性，這些基因的保守性也是FIT2在各個(gè)物種中相應(yīng)的生理特點(diǎn)保持不變的分子基礎(chǔ)。通過(guò)基因芯片研究發(fā)現(xiàn)FIT2編碼的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)包含多個(gè)潛在的跨膜結(jié)構(gòu)域，這樣的結(jié)構(gòu)與脂滴的包被形成密切相關(guān)。然而這種蛋白結(jié)構(gòu)不與任何其它己知的蛋白及蛋白質(zhì)域相似，暗示著FIT基因組成了一個(gè)獨(dú)特的基因家族。這些特性表明，這些蛋白質(zhì)可能參與氧化組織中的脂類代謝[15]。

2 FIT2基因的主要功能

由于FIT2基因編碼的蛋白較小，所以關(guān)于其功能的研究并不多。近年來(lái)研究發(fā)現(xiàn)，采用shRNA技術(shù)沉默F(xiàn)IT2基因，會(huì)阻止3T3-LI脂肪細(xì)胞中脂滴的蓄積；在斑馬魚(yú)胚胎中采取注入干擾DNA片段敲除FIT2基因的方法能阻斷其肝臟及小腸中飲食誘導(dǎo)引起的脂滴蓄積，這些都突出顯示了FIT2基因在體內(nèi)脂滴形成中擔(dān)當(dāng)著重要的角色[16]。還有實(shí)驗(yàn)表明在培養(yǎng)的細(xì)胞及小鼠活體肝臟組織中過(guò)表達(dá)FIT2蛋白會(huì)導(dǎo)致富含TG的脂滴的蓄積。與DGAT家族不同，F(xiàn)IT蛋白家族不介導(dǎo)TG的合成，而是促進(jìn)TG分割成脂滴，處于DGATs家族的下游功能區(qū)[14]。

此外，在人類細(xì)胞中,過(guò)度表達(dá)FIT基因會(huì)導(dǎo)致脂肪儲(chǔ)存明顯增加,在小鼠體內(nèi)敲除FIT基因會(huì)明顯減少脂滴內(nèi)的脂肪儲(chǔ)存[14]。在人體細(xì)胞中過(guò)表達(dá)FIT1和FIT2，發(fā)現(xiàn)過(guò)表達(dá)細(xì)胞與正常細(xì)胞在脂肪合成速率方面沒(méi)有任何差別，但在脂滴儲(chǔ)存方面，過(guò)表達(dá)細(xì)胞中的脂滴數(shù)量是正常細(xì)胞的4～6倍，這進(jìn)一步表明FIT2蛋白對(duì)于脂滴的蓄積來(lái)說(shuō)是非常必要的[14]。

3 FIT2基因的研究現(xiàn)狀

FIT2蛋白存在于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上，是誘導(dǎo)細(xì)胞脂滴蓄積的膜蛋白。利用小鼠心臟膜的亞細(xì)胞分離和激光共聚焦免疫組化研究表明：FIT2與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜駐足蛋白Sec61-β共定位。小鼠棕色脂肪組織的定位試驗(yàn)也顯示FIT2不存在于濃縮著TG和與脂滴相關(guān)的PAT家族蛋白的脂滴中，而是特異性地存在于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上，而內(nèi)質(zhì)網(wǎng)恰恰是TG和脂滴合成的場(chǎng)所。研究表明FIT2基因在脂肪貯存的基本過(guò)程中發(fā)揮著非常重要的作用。它不直接參與TG合成，而是通過(guò)激活過(guò)氧化物酶體增殖物激活受體PPARα和PPARγ來(lái)調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝[17]。

通過(guò)小鼠組織Northern雜交檢測(cè)分析表明，F(xiàn)IT2的mRNA表達(dá)無(wú)處不在，在白色脂肪組織、棕色脂肪組織、心臟、骨骼肌中表達(dá)最高。蛋白印跡分析也表明FIT2蛋白表達(dá)幾乎在所有組織都能檢測(cè)到，且在白色及棕色脂肪組織中表達(dá)最高[14]。小鼠心臟組織中，F(xiàn)IT2 mRNA表達(dá)水平與其蛋白表達(dá)水平的不關(guān)聯(lián)暗示著在心臟這個(gè)器官上FIT2有著潛在的轉(zhuǎn)錄后調(diào)節(jié)機(jī)制。

人們應(yīng)用N-糖基化位點(diǎn)圖譜和間接免疫熒光技術(shù)得到了FIT1和FIT2的拓?fù)淠Ｐ?。模型顯示這兩種蛋白擁有6個(gè)跨膜結(jié)構(gòu)域，氮端和碳端均在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中。應(yīng)用這個(gè)模型來(lái)做結(jié)構(gòu)-功能分析，發(fā)現(xiàn)了在第四個(gè)跨膜區(qū)的一個(gè)額外的FIT2 功能突變體（FLL（157-9）AAA）,它可以促進(jìn)脂滴數(shù)量的增加，并增大脂滴的平均尺寸。用限制性胰蛋白酶水解作用發(fā)現(xiàn)，與野生型FIT2相比，F(xiàn)LL（157-9）AAA能增大胰蛋白酶K86處的裂口，導(dǎo)致其構(gòu)象的改變。這些研究結(jié)果表明FIT2是一個(gè)擁有6個(gè)跨膜結(jié)構(gòu)域的蛋白，它的這種結(jié)構(gòu)特征可能調(diào)控著其在介導(dǎo)脂滴的形成方面的活性[18]。

4 小結(jié)

FIT2基因在骨骼肌肌內(nèi)脂滴的形成中起了重要作用，我們已經(jīng)對(duì)FIT2基因結(jié)構(gòu)以及特征有了一定的了解，但是，其在豬肌內(nèi)前脂肪細(xì)胞的作用以及進(jìn)一步的生物學(xué)功能尚不清楚。為了提高人們的生活質(zhì)量，更有效的改良畜產(chǎn)品的品質(zhì)，F(xiàn)IT2的科學(xué)應(yīng)用還有很大的前景。

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1003-8655（2017）04-0077-02