候选基因法研究猪生长发育的现状
王琼萍 上海交通大学
猪的生长发育性状是极其复杂的，近年来畜牧研究人员对猪的肌肉生长发育调控机理的分子机制做了大量研究工作，其中主要采用的方法主要有候选基因法（candidate gene approach）、数量性状基因座定位（QTL mapping，也称全基因组扫描法）、全基因组关联分析（genome-wideassociation study, GWAS）、候选基因集法（candidate gene set approach）。
在开始研究家畜数量性状的研究中，研究工作者主要采用的是候选基因法（candidategene approach）。这种方法中候选基因的选定主要是基于已有的生理生化知识，或者根据模式生物如小鼠中该种基因功能来判断这个基因在其他物种中的功能，并且要求有相关的基因标记来定位这段基因，最后才选定候选基因，最后通过分子生物学实验检测这些基因及分子标记对特定数量性状的效应值。在此之前，图位克隆与插入变异的方法主要用于主效基因的筛选。候选基因法突破了传统的这些方法上的局限，成为二十世纪九十年代以来研究家畜数量性状的主要方法。候选基因可以是结构基因（structural gene），也可以是参与某代谢通路中有着特定功能的基因。这种方法在猪育种上发挥了相当大的作用。如生长激素基因（GH）、胰岛素样生长因子基因（IGF1）、生长抑制素（SS）等在猪生长发育中发挥重要作用的基因都是用这种方法鉴定的，后又在功能水平上证实。这种方法的优点是费用低廉，便于在标记辅助（MAS）育种中应用。但是由于该种方法在选择上的盲目性，并且如果没有相关的先验知识，该种方法就不能很好地发挥作用。当然，与基因组扫描相比在育种实践上候选基因法并不需要特定品种杂交，而只需知道一个候选基因存在多态性，就可以直接在商业品系中研究此多态性与目标性状的关联性，从而使其实验的群体规模可以很大。因此，候选基因法的研究比起全基因组扫描法（genome scanning）要活跃得多。
在长期的研究中，已经确定了不少影响猪肌肉生长发育的相关因子，其中最具代表性的就是胰岛素样生长因子-I （Insulin-like growth factor-I, IGF-I）、肌肉生长抑制素（myostatin,MSTN）、生肌调节因子家族（myogenic regulatory factors, MRFs）、肌细胞增强因子-2（MEF2）
等。
（1）胰岛素样生长因子-I：
IGF-I 因其氨基酸序列与胰岛素具有同源性而得名，是机体生长发育、物质代谢的重要调控因子。它能够增加氨基酸运输到细胞内，增加葡萄糖运输，增加蛋白质合成，减少蛋白质降解，并且增加 RNA 合成，并且它是也是生长激素（GH）启动生长活性的主要介导者。Salmon 和 Daughaday 首次发现 IGF-I 受生长激素影响以来，这一家族的成员就备受关注。目前为止，这一家族的成员包括胰岛素样生长因子-I 和 I（IIGF-I和 IGF-II）、胰岛素样生长因子结合蛋白（IGF-binding protein, IGFBPs）、胰岛素样生长因子 I 型受体（IGF type I receptor, IGF-IR）和胰岛素样生长因子 II 型受体（IGF type II receptor,IGF-IIR）。研究发现，IGF-I 与肉的产量和肉质性状的遗传相关。并且，IGF1 与 GH 共同作用于猪的生长以及胴体性状。近期的研究更加证明了其在各个影响猪性状的关键通路中起着举足轻重的作用。同时，它与许多其他重要因子的功能相关联。如转录因子信号转导子及转录激活子（transducer and activator of transcription 5 gene, STAT5）、视网膜成神经细胞瘤基因（retinoblastoma gene , RB1）、Akt/PKB 蛋白激酶等，在本文后面会详细介绍。研究表明，这三个因子在细胞分化、细胞凋亡、代谢、骨骼肌生长中扮演着重要的角色。STAT5、RB1 的表达都影响 IGF-I 产物。而 Akt/PKB 蛋白激酶是胰岛素信号转导通路的重要成员，调节着下游靶基因的表达。
（2）其他肌肉生长发育相关因子：
肌肉生长抑制素基因（myostatin, MSTN；又称 growthdifferentiation factor-8, GDF8）是肌肉生长的负调控因子，它可以改变肌肉的纤维组成及造成肌肉重量的变化，由 McPherron 等首次发现其与骨骼肌生长调节相关。在猪中主要分布在骨骼肌中，其他器官如心、脑等也有少量的分布。生肌调节因子家族（myogenicregulatory factors, MRFs），在骨骼肌表达的生肌调节因子称为 MyoD 基因家族。MyoD 基因家族控制着肌肉的发育过包括前体肌细胞的定型、增殖以、肌纤维的形成，个体出生后肌肉的成熟和功能的完善整个过程。肌细胞增强因子-2（MEF2）是肌肉特异基因激活的重要转录因子，研究表明，MEF2 家族成员的缺失都会表现出部分的肌肉发育相关基因转录受阻。另外，MEF2 直接激活了控制肌肉发育小 RNA 转录因子 microRNAs，miR-1 和 miR-133，这些小 RNA 转录因子在肌肉的发育和分化过程中起重要的作用。
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