鄭貴花 夏廣軍 尹寶珍

【摘? ?要】 乙酰輔酶 A羧化酶 （ ACC）是一種生物素酶，分為同質(zhì)型和異質(zhì)型兩種類型，可以催化脂肪酸合成 ，是脂肪酸合成過程中的限速酶，廣泛存在于生物界中。動(dòng)物中的乙酰輔酶A羧化酶屬于同質(zhì)型，分為ACC1和ACC2兩種亞型。本文綜述了動(dòng)物中ACC的結(jié)構(gòu)功能及ACC在動(dòng)物中的研究進(jìn)展 ，并對(duì)其未來發(fā)展作了展望。

【關(guān)鍵詞】 乙酰輔酶A羧化酶;動(dòng)物;研究進(jìn)展

乙酰輔酶A羧化酶（Acetyl-Coa car boxylase，ACC ，ACCase）是一種生物素酶，是WAKIL S J[1]等從乙酰 CoA 合成長(zhǎng)鏈脂肪酸的酶系統(tǒng)中分離出的第一個(gè)中間產(chǎn)物，是生物體內(nèi)脂肪代謝的關(guān)鍵酶，動(dòng)物、植物以及絕大多數(shù)的微生物都含有ACC[2]。大腸桿菌和植物中的乙酰輔酶A羧化酶可以區(qū)別為催化反應(yīng)和聯(lián)合生物素的兩種類型的蛋白質(zhì)，該酶在動(dòng)物和酵母中則不能區(qū)分開。動(dòng)物體中的ACC是一種變構(gòu)酶，沒有活性，但其聚合而成的多聚體顯現(xiàn)活性。乙酰輔酶A羧化酶可以調(diào)節(jié)動(dòng)物因養(yǎng)分、激素的不同所導(dǎo)致的脂肪酸合成速度的變化。乙酰輔酶A羧化酶分為同質(zhì)型和異質(zhì)型，而動(dòng)物體內(nèi)的乙酰輔酶A羧化酶屬于同質(zhì)型，主要用于組成功能蛋白，參與脂肪酸的合成，從而進(jìn)一步的影響肉類的生產(chǎn)。

1? 乙酰輔酶A羧化酶的結(jié)構(gòu)與功能

乙酰輔酶A羧化酶是生物體內(nèi)脂肪代謝的關(guān)鍵酶，是脂肪酸合成過程中的第一限速酶，該酶利用ATPCO2固定在其結(jié)合的生物素上并將其轉(zhuǎn)移給乙酰輔酶A從而生成丙二酸單酰輔酶A，丙二酰單酰輔酶A作為脂肪酸合成酶的催化底物與乙酰輔酶A發(fā)生縮合反應(yīng)生成多不飽和脂肪酸（PUFA）[3-4]。在動(dòng)物體內(nèi)，ACC分布于細(xì)胞液中，分為ACC1和ACC2兩種亞型，ACC1與ACC2具有高度的相似性，互為同工酶。ACC1主要分布于脂肪合成活躍的組織如肝臟組織、脂肪組織和乳腺組織，產(chǎn)生丙二酰輔酶A，催化長(zhǎng)鏈脂肪酸的合成，ACC1包括生物素羧化酶亞基（BC）、生物素羧基載體蛋白質(zhì)（BCCP）、羧基轉(zhuǎn)移酶（CT）的1-CT亞基三個(gè)功能域，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，不易解離，由乙酰輔酶A羧化酶α基因（ACACA基因）編碼。ACC2主要存在于脂肪分化活躍的組織，如骨骼肌和心肌組織，其作用是催化脂肪酸的氧化。ACC2由BC、BCCP、1-CT亞基和2-CT亞基4個(gè)亞基組成，可能以（BC）2（BCCP）4（CTα，CTβ）2的形式存在，其構(gòu)造不穩(wěn)定，易解離，由乙酰輔酶A羧化酶β基因（ACACB基因）編碼[5]。小鼠，雞和人的ACC1的氨基酸序列尤其相似，相似度約為90%。在家禽體內(nèi)無論任何組織中，ACC2均為優(yōu)勢(shì)亞型。

2? 乙酰輔酶A羧化酶在動(dòng)物中的應(yīng)用

因?yàn)橐阴］o酶A羧化酶在脂肪代謝中的獨(dú)特地位，抑制ACC可減少脂肪的生成，有利于脂質(zhì)氧化，從而防止有害脂質(zhì)在肌肉、心臟和肝臟等氧化組織中的積累[6-7]。近年來，ACC酶作為用于減少組織脂肪酸和治療代謝障礙（例如肥胖、糖尿病和高脂血癥）的合適靶標(biāo)的使用，被人們廣泛關(guān)注。這些發(fā)現(xiàn)使我們傾向于認(rèn)為，ACC或其編碼基因的修飾可能會(huì)減少肌肉中脂肪酸的積累，改善肉質(zhì)[8]。

2.1? 乙酰輔酶A羧化酶在反芻動(dòng)物中的研究進(jìn)展

近年來，羊肉和牛肉在肉制品消費(fèi)中的百分比漸漸提升，然而羊肉中脂肪含量較高，且40%的脂肪為飽和性脂肪，而飽和性脂肪與肥胖癥、高血壓、冠心病及各類癌癥有關(guān)。因而，減少羊肉的脂肪含量，增添脂肪中共軛亞油酸（CLA）等功能性脂肪酸的比例，對(duì)于增進(jìn)消費(fèi)者的身體康健具有重要意義。而反芻動(dòng)物產(chǎn)品是人類飲食中最主要的CLA來源，CLA是由反式油酸（VA）經(jīng)SCD脫氫形成的。

動(dòng)物體內(nèi)ACC酶的活性受多種元素的調(diào)控，史曉雪[9]等人通過在綿羊日糧中添加SCD的促進(jìn)劑（羅格列酮）及抑制劑（梧桐子油）來探討FAS、LPL、ACC和SCD在綿羊背最長(zhǎng)肌及皮下脂肪中活性的影響，結(jié)果顯示添加羅格列酮對(duì)ACC的活性無影響;添加梧桐子油可抑制背最長(zhǎng)肌ACC的活性，多是因?yàn)槲嗤┳佑透缓嗖伙柡椭舅嵋种屏薃CC基因的表達(dá)，進(jìn)而導(dǎo)致ACC活性的降低。在動(dòng)物日糧中添加富含不飽和脂肪酸的植物油可以降低動(dòng)物組織中FAS、ACC 和SCD基因的表達(dá)。袁倩[10]等以放牧和舍飼兩種飼養(yǎng)條件下12月齡蘇尼特羊股二頭肌為試驗(yàn)材料，利用酶聯(lián)免疫吸附測(cè)定法和實(shí)時(shí)熒光定量聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)法測(cè)定肌內(nèi)脂肪沉積動(dòng)態(tài)平衡中AMPK-ACC-CPT1信號(hào)通路相關(guān)指標(biāo)、肌內(nèi)脂肪含量。結(jié)果表明：放牧飼養(yǎng)組羊股二頭肌ACC活性、ACC mRNA表達(dá)量、肌內(nèi)脂肪含量顯著低于舍飼飼養(yǎng)組（P<0.05）。由此可見，放牧飼養(yǎng)可以一定程度上激活A(yù)MPK-ACC-CPT1通路，從而減少肌內(nèi)脂肪沉積。路新星[11]等人研究早期營(yíng)養(yǎng)限飼與后期快速補(bǔ)償對(duì)蒙古羔羊胸脂脂肪因子基因表達(dá)的影響，結(jié)果表明限制組（羔羊維持水平飼養(yǎng)，限制60天后兩組飼喂相同日糧）羔羊胸脂PPAR-γ和ACC基因表達(dá)量顯著低于對(duì)照組（正常飼喂）（P<0.05）。

2.2? 乙酰輔酶A羧化酶在其他動(dòng)物中的研究進(jìn)展

錢寶英[12]在研究35天饑餓過程中乙酰輔酶A羧化酶在大黃魚肌肉和肝組織中mRNA表達(dá)水平和酶活性的變化時(shí)發(fā)現(xiàn)饑餓可以明顯降低大黃魚肌肉和肝組織中脂肪含量，以及ACC mRNA表達(dá)水平（P<0.05）;饑餓脅迫對(duì)肌肉和肝組織中ACC酶活性有顯著影響（P<0.05），肌肉組織ACC酶活性（r=0.6777）與其mRNA表達(dá)水平呈正相關(guān)（0.5

在飛禽和哺乳動(dòng)物中，ACC的活性被養(yǎng)分情況所調(diào)控，食品對(duì)ACC濃度的影響主要是由于食品中碳水化合物含量的變化。在角雉、幼鼠、禁飼的雞和鼠中ACC的濃度很低，分別飼喂含高碳水化合物和低脂肪食物后，動(dòng)物體內(nèi)ACC 的濃度增加8～20倍[15]。Ryu[16-19]等人將小鼠分為兩組，一組正常飼喂，一組禁飼，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)禁飼組小鼠的ACCmRNA表達(dá)量明顯減少，說明養(yǎng)分通過調(diào)控ACC基因的轉(zhuǎn)錄速度來影響ACC的濃度;而正常飼喂組小鼠體內(nèi)ACC濃度的提升主要依托于食物中的碳水化合物，動(dòng)物體內(nèi)如果缺乏碳水化合物，給其飼喂食物也不會(huì)引起體內(nèi)ACC濃度的改變。禁飼組的小鼠再分別飼喂高蔗糖和高脂肪食物也能顯著提高肝細(xì)胞中ACCmRNA的表達(dá)量[20]。Travers[21]等人研究認(rèn)為，食物中不飽和脂肪酸（PUFA）的含量與ACC 的表達(dá)水平成反比。趙圣劍[22]等人研究發(fā)現(xiàn)虎杖苷可以上調(diào)高脂血癥大鼠肝臟CPT-I 和CPI-II的表達(dá)水平，下調(diào)FAS和ACC酶水平，說明虎杖苷既可以減少脂肪酸合成，也能能促進(jìn)脂肪氧化分解，從而減少脂肪積累。

2.3? 乙酰輔酶A羧化酶調(diào)控基因的研究進(jìn)展

研究表明綿羊和山羊的ACACA基因分別位于第11和第19號(hào)染色體上[23]，牛的ACACA基因位于第19號(hào)染色體上，長(zhǎng)度為289Kbp[24]，雞ACACA基因位于19號(hào)染色體，全長(zhǎng)6975 bp，編碼2324個(gè)氨基酸，分子量為262，706D[25]。B. Moioli[26]等人通過對(duì)3個(gè)不同品種的264只綿羊中10個(gè)SNPs位點(diǎn)的分析，發(fā)現(xiàn)位于PIII基因轉(zhuǎn)錄激活區(qū)的ACACA基因中有一個(gè)SNP與乳脂含量的變化有顯著的相關(guān)性。王金鳳[27]等人使用高效液相色譜法（DHPLC）和直接測(cè)序法，檢測(cè)了174只嶗山奶山羊泌乳母羊的ACACA基因啟動(dòng)子PIII位點(diǎn)多態(tài)性，結(jié)果顯示，ACACA 基因啟動(dòng)子 PⅢ序列3個(gè)SNPs（第1206位的B/D，1255位的A/C和1322位的M/N）在不同育種群體中，對(duì)乳蛋白率、乳糖率、非脂肪物、乳密度、300 d 產(chǎn)奶量的影響存在不同水平的差異。Signorellietal[28]等發(fā)現(xiàn)在意大利當(dāng)?shù)厣窖蚝退_能奶山羊群體中的ACACA基因第3啟動(dòng)子片段中有3個(gè)SNPs，其中有兩個(gè)突變位點(diǎn)的等位基因可以提高山羊的乳脂率。張巧娥[29]研究結(jié)果表明，沙蔥水溶性提取物能夠顯著提高40 kg綿羊背最長(zhǎng)肌中 MUFA、PUFA、IMF 含量，且高于沙蔥脂溶性提取物組及沙蔥粉組，推測(cè)可能是沙蔥水溶性提取物上調(diào)ACACA、SCD、SREBF1 這3個(gè)脂肪酸合成相關(guān)基因的表達(dá)，從而改善肉羊背最長(zhǎng)肌中脂肪酸的組成，提高肌內(nèi)脂肪含量。范澤軍等人[30]研究發(fā)現(xiàn)沙蔥及其提取物可以上調(diào)脂代謝關(guān)鍵基因（ ACACA、SCD、SREBF1） 的表達(dá)，從而調(diào)節(jié)杜寒雜交羊肌肉脂肪酸組成與含量。

胡言[31]在中國(guó)荷斯坦牛ACACA基因片段檢測(cè)到兩個(gè)SNPs位點(diǎn)，分別為g.43569T>C和g.43617T>G，兩個(gè)位點(diǎn)顯著影響乳脂率，特別是H1H1（CG-CG）個(gè)體，顯著影響中國(guó)荷斯坦牛的乳脂率。而丹妮[32]研究發(fā)現(xiàn)，腺病毒干擾PPARG基因后，ACACA基因的表達(dá)量明顯減少，乳脂含量也減少;而過表達(dá)PPARG基因后，ACACA基因的表達(dá)量升高，奶牛的乳脂含量增加。田衛(wèi)華[25]等人通過對(duì)產(chǎn)蛋前期（20周齡）母雞和產(chǎn)蛋高峰期（30周齡）母雞的肝臟組織進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測(cè)序發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)蛋高峰期的母雞肝臟組織中ACACA基因的表達(dá)量顯著升高，ACACA基因可能參與產(chǎn)蛋期母雞肝臟組織中的脂質(zhì)代謝過程，這與Li H[33]的研究結(jié)果相同。且研究表明，在日糧中添加雌激素或8%的大豆油可促進(jìn)ACACA基因在雞肝臟細(xì)胞和雞胚肝臟原代細(xì)胞中的表達(dá)，從而影響雞脂類的合成代謝和脂肪沉積。Tian[34]等人研究表明雞ACACA 基因編碼區(qū)SNPs對(duì)腹脂重、腹脂率及血漿中 VLDL 濃度顯著相關(guān);而史銘欣[35]等以東北農(nóng)業(yè)大學(xué)肉雞高、低腹脂雙向選擇品系為研究對(duì)象，分析高低脂品系肉雞肝臟組織中與脂肪合成代謝相關(guān)的基因之間的表達(dá)差異，結(jié)果發(fā)現(xiàn)ACACA基因在高脂系雞肝臟中的表達(dá)量顯著高于低脂系，這與劉暢[36]等人的研究結(jié)果一致。

3? 乙酰輔酶A羧化酶的未來展望

綜上所述，乙酰輔酶A羧化酶主要存在于細(xì)胞液中，參與脂肪酸的合成與分解，是治療糖尿病、非酒精性脂肪肝等慢性代謝疾病的直接作用靶點(diǎn)，備受國(guó)內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注[37-40]。當(dāng)乙酰輔酶A羧化酶濃度升高時(shí)，有利于脂肪酸的形成;當(dāng)其水平降低時(shí)，脂肪酸的合成受到抑制。人們對(duì)乙酰輔酶A羧化酶（Acetyl-CoA carboxylase，ACC）的生理功能和在動(dòng)物上作用的研究已經(jīng)取得了重要的進(jìn)展，但是隨著遺傳和分子生物學(xué)研究的迅速發(fā)展，基因克隆和編輯技術(shù)已經(jīng)成為實(shí)驗(yàn)中常用的技術(shù)手段，而有關(guān)動(dòng)物體中ACC的克隆還很少見，未來可以構(gòu)建 ACC的表達(dá)載體，編輯ACC基因，從而達(dá)到改善肉質(zhì)、治療疾病的目的。