C4BPA基因介导的牛乳脂代谢和免疫性状协同调控机制研究
批准号:
32072717
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
赵志辉
依托单位:
学科分类:
家畜种质资源与遗传育种学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
赵志辉
中文摘要
乳脂性状是影响乳品质的主要因素,也是奶牛育种工作的目标性状。乳脂代谢功能基因筛选一直是奶牛分子育种的研究热点。课题组在高脂和低脂牛乳腺上皮细胞系转录组分析时发现,在无免疫细胞干扰情况下,部分免疫相关基因在乳腺上皮细胞中差异表达,暗示这些免疫相关基因可能对乳脂和免疫性状均具调控作用。这些基因是否在调控奶牛乳脂代谢同时,影响免疫性状并调控疾病发生易感性尚待进一步研究。本项目以C4BPA为候选基因,采用过表达和干扰初步分析对乳脂和免疫性状的调控作用;采用CRISPR/Cas9技术,构建敲除和过表达乳腺上皮细胞系及小鼠模型,探讨该基因对乳脂和免疫性状的协同调控通路;采用免疫荧光技术,了解该基因对乳脂和免疫性状协同调控细胞学基础;构建炎性诱导细胞和动物模型,解析该基因对乳脂和免疫性状的调控网络,揭示该基因对乳脂与免疫性状协同作用分子机制,为C4BPA基因在乳品质和抗病协同育种中的应用奠定理论基础。
英文摘要
Milk fat trait is the main factor affecting milk quality, and it is also the target traits of dairy cattle breeding. The screening of functional genes for milk fat metabolism has always been a research hotspot in dairy cattle molecular breeding. In our previous study, the transcriptome analysis of high-fat and low-fat bovine mammary epithelial cell lines revealed that some immune-related genes were differentially expressed without immune cell interference, suggesting that these immune-related genes may have regulatory effects on both milk fat and immune traits. Whether these genes regulate the milk fat metabolism of cows, but also affect the immune traits and the susceptibility of disease occurrence needs further study. In this study C4BPA is selected as the candidate gene, based on the preliminary analysis of the synergistic regulation of C4BPA on milk fat and immune traits by overexpression and RNA interference, CRISPR/cas9 is used to construct knockout and overexpression mammary epithelial cell lines and mouse models, and immunofluorescence is used to understand the cytological basis of the synergistic regulation of milk fat and immune traits; On the basis of inflammatory induced cells and animal models, the synergistic regulatory pathways and regulatory networks are analyzed, and the molecular mechanism of the C4BPA for milk fat and immune traits is clarified. This study lays a theoretical foundation for the application of the C4BPA gene in cooperative breeding of milk quality and disease resistance.
本课题组前期研究表明,利用高脂和低脂乳腺上皮细胞系(BMECs)的脂代谢进行miRNA等组学分析时,发现C4BPA基因等部分免疫相关基因在BMECs中差异表达,且这些免疫相关基因可能在BMECs中对乳脂代谢和免疫性状的具有协同调控。为全面了解该基因对乳脂和免疫性状的协同调控机制,首先通过构建过表达和干扰载体,研究了C4BPA对BMECs免疫反应的影响。结果表明,C4BPA基因在影响甘油三酯、胆固醇和游离脂肪酸的含量等脂代谢指标的同时,还显著影响NF-κB途径中关键基因的表达,并通过TLR-4/NF-κB和补体及凝血级联途径参与炎症反应。这些发现证实了C4BPA在免疫反应中的重要作用,并可能影响乳房炎的易感性。为了更全面地了解C4BPA基因的调控机制,构建了C4BPA基因敲除的BMECs,敲除C4BPA基因显著提高了细胞脂滴的积累,改变了脂肪酸代谢成分,并通过PPAR信号途径调节BMECs脂质代谢,同时影响了炎症因子的表达,表明C4BPA在调节乳脂代谢和免疫反应中发挥着关键作用。本研究采用转录组和代谢组学技术,构建了该基因在BMECs中对脂质代谢和免疫反应的协同调控网络,为未来该基因在育种实践中重要经济性状的选择奠定了基础。.本研究还发现C4BPA基因具有更为复杂的生物学功能。通过检测牛奶中C4BPA基因的表达量和乳糖含量,发现C4BPA基因含量越高的牛奶,其乳糖含量越低。在敲除C4BPA基因后,牛乳腺上皮细胞合成更多的乳糖,且乳糖代谢相关酶的表达和葡萄糖含量均发生显著变化。敲除C4BPA基因葡萄糖的摄取作用更强,且关键酶活力发生显著变化并影响线粒体形态、功能、膜电位和数量等,调控糖代谢和能量代谢。.综上所述,本研究通过构建C4BPA基因的过表达和干扰载体以及敲除细胞系,深入探讨了C4BPA基因在BMECs中脂肪代谢和免疫调控中的作用机制。研究结果表明,C4BPA基因具有非常复杂的生物学功能,也提示我们在育种过程中,应重点关注这些“一因多效”功能基因的遗传效应。本研究为理解BMECs功能基因复杂性提供了借鉴,并为未来奶牛育种实践中在重要经济性状功能基因的选择的同时,预防乳房炎的发生提供了新思路。
ASIP基因介导的牛脂肪和脂肪酸性状调控机制研究
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批准号:31772562
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项目类别:面上项目
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资助金额:61.0万元
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批准年份:2017
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负责人:赵志辉
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依托单位:
国内基金
海外基金