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肌肉生长抑制素基因的研究进展 |
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DPP/VGI家族以及 Mullerian Inhibiting Substance 家族等〔1〕。第一个发现的成员为TGF-β1 是112个氨基酸的多肽链通过二硫键形成的同二聚体,该链的前体是含有390个氨基酸残基的多肽，包括:N-端疏水的信号肽序列，可籍以跨越内质网膜；前区的糖基化位点；紧挨着生物活性区由4个氨基酸(RSRR)组成的蛋白酶加工位点，以及C-末端包含9个保守的半胱氨酸的生物活性区，靠分子间的二硫键形成二聚体〔2〕。C末端的“半胱氨酸结”结构在TGFs-β和Inhibin_β家族中是保守的，而且其中至少有7个半胱氨酸在所有TGF-β超家族中是保守的。TGF-β超家族的几乎所有成员（TGF-β4除外〔3〕）都具有相似的结构。
1 肌肉生长抑制素基因的发现、遗传效应及同源性分析
McPherron等〔4〕根据TGF-β家族的保守区设计一对简并引物， PCR扩增出一个约280bp的新产物，以此为探针筛选小鼠的骨骼肌cDNA文库，得到全长的 cDNA序列；分析表明，该cDNA中只有一个可读框（opening reading frame，ORF），可编码376个氨基酸，它的结构具有TGF-β超家族的典型特征，但又与TGF-β家族其他成员的同源性很低（最高为45％），因而归为新的一类——GDF-8。该因子在第9.5 p.c.(post-coitum) 小鼠胚胎中,1/3的体节中表达,只限于最成熟的吻端部分；10.5p.c.时在几乎所有的体节(具体为生肌节区)中都可检测到,此后在小鼠胚胎发育的肌肉中均表达。成年以后该基因继续表达,几乎在所有的骨骼肌中都可检测到。通过基因敲除技术使小鼠的GDF-8基因的C端生物活性区缺失所得到的缺失突变纯合体小鼠，可以存活并能够生育，而且其体重比杂合体及野生型的小鼠重约30％（与性别及年龄无关）；肩、臀部的肌肉明显肥大，整个身体的骨骼肌都比野生型的小鼠大得多，单块肌肉的重量约为野生小鼠的2～3倍，从而导致了体重的增加。突变型小鼠骨骼肌肌纤维的数目比野生小鼠高出86％（P<0.01），DNA的量高出约50％（P=0.05），表明突变小鼠的肌肉肥大的原因既有肌细胞的增生（hyperplasia）也有肌纤维的肥大（hypertrophy）。根据其抑制肌肉发育的功能及其表达的组织特异性，GDF-8即命名为肌肉生长抑制素（myostatin）。Szabo等〔5〕另有报道，该基因的删除会导致小鼠致密超级肌肉突变（compact hypermuscular mutation）。McPherron ＆ Lee〔6〕以小鼠保守的C-端cDNA为探针筛选不同物种的骨骼肌cDNA文库，克隆了大鼠、人、猪、牛、绵羊、鸡、火鸡、狒狒和斑马鱼的cDNA序列，序列分析表明，肌肉生长抑制素基因在不同物种间十分保守：就C-端而言，小鼠、大鼠、人、猪、鸡和火鸡的同源性为100％，狒狒、牛和绵羊比较仅有1～3个碱基的区别。斑马鱼与上述其他动物的同源性为88％。
2 牛的肌肉生长抑制素基因
肉牛的双肌现象历来受到人们的重视，选育得到了世界上有名的2个双肌牛品种,即比利时蓝牛（Belgian blue）和皮尔蒙特牛（Piedmontese）。目前已证实牛的双肌性状属于常染色体隐性遗传方式，由单个基因座（mh，muscular hypertrophy）控制，而且已定位于牛2号染色体的着丝粒端距离TGLA44（微卫星标记，ms）3.1cM。为了探讨“双肌”牛肌肉发达的分子遗传机制，McPherron ＆ Lee〔6〕 PCR扩增了牛肌肉生长抑制素基因的3个外显子，分析表明，比利时蓝双肌牛在外显子3缺失11bp（937～947），造成了移码突变，使得从缺失后面的第14个密码子开始停止翻译，其结果是C-端仅7个氨基酸得到翻译，其余102个氨基酸（274～375）全部丢失，故此翻译出的是一个截断的蛋白，不能发挥其生物学功能；Southern杂交分析表明，比利时蓝双肌牛为突变纯合子，在14头双肌牛中均可检出。在另一个双肌牛品种皮尔蒙特牛中，检出2个点突变，其中的一个是外显子3的1056 G→A突变，导致编码的氨基酸由保守的半胱氨酸突变为酪氨酸，结果肌肉生长抑制素的功能全部或几乎全部丧失；Southern杂交分析表明，该双肌牛在这个位点亦是纯合的。另一个突变在外显子1（C→A），造成亮氨酸突变为苯丙氨酸。对非双肌牛肌肉生长抑制素基因的分析表明，未发现在皮尔蒙特牛上一页 [1] [2] [3] 下一页
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