呂 琦，劉沛昊，李望嬌，馬炳潔，馬鵬飛，李金泉,3，蘇 蕊,3*

（1.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學動物科學學院，內(nèi)蒙古呼和浩特 010018；2.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部肉羊遺傳育種重點實驗室，內(nèi)蒙古呼和浩特 010018；3.動物遺傳育種與繁殖自治區(qū)重點實驗室，內(nèi)蒙古呼和浩特 010018）

山羊作為較早被馴化的反芻動物，是一類主要的節(jié)糧型畜種。我國山羊遺傳資源非常豐富，擁有超過50個優(yōu)良地方山羊品種，其養(yǎng)殖歷史悠久、飼養(yǎng)數(shù)量大，可為人們提供羊絨、肉、奶、毛等畜產(chǎn)品。然而，由于遺傳分子機制復雜且多變，目前對山羊絨毛、繁殖等經(jīng)濟性狀的基礎研究不深入，對具有優(yōu)良性狀的山羊品種選育工作進展緩慢。

轉錄因子（Transcription Factors，TFs）是一類參與基因轉錄調(diào)控的重要蛋白質(zhì)，可以識別并結合基因啟動子區(qū)域的特定DNA 序列，形成一個調(diào)控基因表達的復雜系統(tǒng)，是多種信號通路的關鍵調(diào)節(jié)因子。家畜經(jīng)濟性狀的形成受關鍵功能基因影響，研究轉錄因子調(diào)控功能基因的分子機制是解析家畜經(jīng)濟性狀的一種重要方式，如轉錄因子ZGPAT（Zinc Finger CCCH-type and G-patch Domain Containing）參與牦牛蛋白質(zhì)合成、加工以及分泌等過程的調(diào)控，從而實現(xiàn)對蛋白質(zhì)表達、乳產(chǎn)量的調(diào)控。轉錄因子ZBED6（Zinc Finger BEDtype Containing 6）在哺乳動物中高度保守，在豬肝中敲除會影響胰島素樣生長因子2（Insulin-like Growth Factor 2，）表達，進而調(diào)控肝臟脂質(zhì)代謝。為全面理解轉錄因子對山羊基因表達的精準調(diào)控作用，本文就山羊轉錄因子在重要經(jīng)濟性狀中的研究進展進行系統(tǒng)概述。

1 山羊轉錄因子研究概況

轉錄因子是哺乳動物中的第二大基因家族，僅次于免疫球蛋白。據(jù)估計，人類約有1 600 個轉錄因子、小鼠約有941 個轉錄因子。目前國內(nèi)外關于山羊的研究涉及104 個已知轉錄因子，數(shù)目遠遠少于模式動物，說明仍有大量轉錄因子的功能未進行研究。104 個山羊轉錄因子中的大多數(shù)目前無明確功能，剩余的42 個具體明確功能的轉錄因子與山羊絨毛生長發(fā)育、產(chǎn)肉、泌乳和繁殖等經(jīng)濟性狀有關（表1）。極少數(shù)轉錄因子同時調(diào)控多種生物過程，如SP1 調(diào)節(jié)脂肪酸合成酶基因（Fatty Acid Synthase，）和孕酮合成。大多數(shù)山羊轉錄因子已知功能單一，僅調(diào)控某一特定生物過程。

表1 山羊轉錄因子與經(jīng)濟性狀關系

與模式生物相比，目前對山羊轉錄因子功能的研究還不夠深入，大部分研究關注轉錄因子表達與性狀的關聯(lián)，對轉錄因子結合位點及其靶基因等調(diào)控機制尚未清晰闡述，僅極個別轉錄因子有明確的結合位點靶基因，如MYOD1。因此，下文將從不同性狀出發(fā)，針對有具體生物學功能的轉錄因子闡述相關研究進展。

2 轉錄因子對山羊絨毛生長發(fā)育的調(diào)控

皮膚毛囊包含毛囊干細胞、真皮細胞、內(nèi)皮細胞、毛乳頭細胞等多種細胞系，通過胞間互作促進山羊絨周期性生長。轉錄因子SOX9 集中表達于絨山羊毛囊干細胞中，干擾表達導致干細胞增殖嚴重受阻，多能因子的表達量顯著降低，逐漸失去干細胞活性。轉錄因子組合OCT4 可誘導山羊胎兒成纖維細胞生成誘導性多能干細胞。

有研究發(fā)現(xiàn)轉錄因子的表達規(guī)律與山羊絨生長周期相似，但具體調(diào)控機制尚不清晰。轉錄因子基因受到光周期的誘導，在絨山羊表皮和真皮呈現(xiàn)周期性表達。轉錄因子HOXC13 和FOXN1 調(diào)控橋粒糖蛋白（Desmoglein 4，）基因，使其在不同時期的絨山羊皮膚組織中呈現(xiàn)差異表達；轉錄因子基因在絨山羊毛囊毛球部、外根鞘、內(nèi)根鞘等部位的表達從休止期到生長期逐漸增加，從生長期到退行期再到休止期逐漸減少至無表達。

3 轉錄因子對山羊繁殖性能的調(diào)控

轉錄因子參與調(diào)控雌性生殖器官發(fā)育、維持顆粒細胞形態(tài)和功能以及調(diào)節(jié)激素分泌，在母羊繁殖中發(fā)揮重要作用。Runx 轉錄因子家族成員RUNX1 和RUNX2在調(diào)節(jié)孕酮的合成、影響山羊卵泡發(fā)育和黃體生成方面發(fā)揮重要作用。絨毛膜促性腺激素可以激活蛋白激酶C（Protein kinase C，PKC）、磷脂酰肌苷3-激酶（Phosphatidylinositide 3-kinases，PI3K）和腺苷酸環(huán)化酶（Adenylate cyclase，AC），與miR-181b、miR-222 共同調(diào)節(jié)和基因的表達。轉錄因子FOXL2 是決定山羊性別的關鍵因子，在山羊、人、小鼠等胎兒卵巢中高表達，通過CHIP-seq 發(fā)現(xiàn)FOXL2和RUNX1 同時作用于等靶基因，共同維持胎兒卵巢顆粒前細胞的特性和功能，缺失會導致胎兒卵巢的雄性化。

卵巢顆粒細胞可以通過自分泌和旁分泌生長因子調(diào)節(jié)促性腺激素的功能。在山羊顆粒細胞線粒體中，沉默轉錄因子會降低轉錄因子TFAM 的轉錄活性，之后過表達導致類固醇合成急性調(diào)控蛋白（Steroidogenic Acute Regulatory Protein，）、3-羥類脫氫酶/異構酶（3beta-Hydroxysteroid Dehydr ogenase/Isomerase，）、細胞色素P450 超家族成員1（Cytochrome P450 family 19 subfamily A member 1，）等基因表達上調(diào)，促進類固醇激素的合成。在絨山羊大卵泡顆粒細胞中，轉錄因子SF1 通過與premi R-202 和啟動子結合提高基因表達，進而促進雌二醇的分泌。轉錄因子基因過表達會降低山羊顆粒細胞中轉錄因子SP1 的相對豐度、減弱SMAD（Sma Mad）蛋白磷酸化，從而抑制雌二醇和孕酮的產(chǎn)生。此外，轉錄因子BHLHE22 可促進卵巢顆粒細胞活力、抑制卵巢顆粒細胞凋亡，而FOXC1、SP1 2 個轉錄因子則與之相反。

此外，轉錄因子ATBF1 通過結合雌激素受體（Estrogen Receptor，ER）調(diào)節(jié)孕酮信號通路，在陜北白絨山羊中，基因的12 bp 插入與第1 胎產(chǎn)仔數(shù)顯著相關，基因的12 bp 插入與山羊產(chǎn)仔數(shù)顯著相關。轉錄因子IRF2 可抑制、催產(chǎn)素受體基因（Oxytocin Receptor，）的表達。

轉錄因子在山羊雄性生殖器官發(fā)育、穩(wěn)定內(nèi)環(huán)境方面發(fā)揮重要作用。在奶山羊睪丸發(fā)育過程中，過表達轉錄因子基因促進視黃酸刺激基因8（Stimulated by Retinoic Acid 8，）和受體酪氨酸激酶（KIT Proto-Oncogene，Receptor Tyrosine Kinase，）的表達。轉錄因子PLZF 是鋅指蛋白家族成員，其基因表達受miR-544 的靶向抑制，過表達會抑制miR146a 表達，下調(diào)將激活miR-19b-3p 誘導的Jak-Stat 信號通路，從而調(diào)控山羊精原干細胞的自我更新。轉錄因子DMRT1 是決定性別的重要因子，在山羊曲細精管中敲除會導致大量體細胞和生殖細胞變性、促炎因子的表達升高。

除了雌性和雄性生殖，轉錄因子在山羊胚胎和胎盤發(fā)育中也發(fā)揮重要作用。轉錄因子的表達主要分布在胚胎干細胞中，受到轉錄因子MZF1 的調(diào)控，可誘導山羊纖維細胞重編程為誘導性多能性干細胞。在山羊胎盤中，轉錄因子YY1 通過與CpG-甲基化序列結合抑制印跡基因（Pleckstrin Homology-Like Domain Family A Member 2，）的表達，進而調(diào)節(jié)胎盤發(fā)育。

4 轉錄因子對山羊泌乳性能的調(diào)控

山羊奶中富含短、中鏈脂肪酸，更易被人體消化吸收，其中脂肪酸組成和含量是影響乳品風味和品質(zhì)的重要因素。轉錄因子SP1、PPAR、LXR、CREB1、FOXO1 和SREBP 等組成1 個緊密關聯(lián)的網(wǎng)絡，調(diào)節(jié)山羊乳脂代謝。轉錄因子SP1 調(diào)控催化脂肪酸合成第1 階段，在山羊乳腺上皮細胞中過表達會誘導轉錄因子和基因高表達。PPAR是調(diào)控奶山羊乳腺中脂肪酸代謝的核心轉錄因子，其靶基因參與調(diào)控脂肪酸合成、去飽和化、脂滴形成以及甘油三酯的合成。LXR、CREB1 以及長期飼喂高精料日糧均會誘導山羊轉錄因子過表達，進而調(diào)控其靶基因和胰島素受體（Insulin Receptor，）基因表達水平上調(diào)，促進肝臟脂肪合成、消耗乳脂合成的前體物，從而減少乳脂的合成；同時，的表達受到FOXO1 的抑制。在山羊乳腺上皮細胞過表達可顯著上調(diào)超長鏈脂肪酸延伸酶（Elongase Of Very Long Chain Fatty Acids 6，）、脂肪因子（）、二酰甘油?；D移酶1（Diacylglycerol Acyltransferase 1，）等參與脂肪酸攝取和運輸?shù)幕虻霓D錄。在山羊乳腺上皮細胞敲除后，、硬脂酰輔酶A 去飽和酶1（Stearoyl-Coenzyme A Desaturase 1，）、二酰甘油?；D移酶2（Diacylglycerol O-Acyltransferase 2，）、甘油-3-磷酸酰基轉移酶線粒體（Glycerol-3-Phosphate Acyltransferase Mitochondrial，）表達顯著上調(diào)，三酰甘油合成增加。

此外，轉錄因子與山羊產(chǎn)奶性狀緊密關聯(lián)。在山羊乳腺上皮細胞中，轉錄因子FOSB 可促進基質(zhì)金屬蛋白酶9（Matrix metalloproteinase-9，）、家庭成員4（SMAD family member 4，）、S100 鈣結合蛋白A4（S100 calcium binding protein A4，）和S100 鈣結合蛋白A13（S100 calcium binding protein A13，）基因的表達；同時過表達會導致乳腺上皮細胞內(nèi)Ca減少、低表達則導致Ca升高，從而影響產(chǎn)奶量以及乳品質(zhì)。此外，研究發(fā)現(xiàn)轉錄因子STAT5A 與奶山羊的產(chǎn)奶量和乳密度顯著相關。轉錄因子PITX2 調(diào)控限制性核酸內(nèi)切酶和個靶基因，和的多態(tài)性與奶山羊的乳脂含量、乳糖含量和乳密度顯著相關。轉錄因子RBPJ、INSIG1、ELF2 調(diào)節(jié)脂質(zhì)形成、甘油三酯合成和酪蛋白分泌，進而影響山羊乳脂的含量、脂肪酸的分泌。

5 轉錄因子對山羊產(chǎn)肉性能的調(diào)控

羊肉品質(zhì)受到多種因素的影響，其中肌內(nèi)脂肪與肉的風味、嫩度存在密切相關性，進而影響肌間脂肪的蓄積等肉質(zhì)性狀。轉錄因子FGF10 調(diào)控脂肪細胞的增殖和分化，調(diào)節(jié)KLFs 轉錄因子家族成員的表達，沉默轉錄因子會影響山羊前脂肪細胞中脂蛋白脂肪酶（lipoprotein lipase，）、、前脂肪細胞因子-1（Preadipocyte Factor-1，）的表達。LXR功能喪失會抑制和表達，從而減少山羊肌內(nèi)脂肪生成。

MYOD1 是成肌的驅(qū)動轉錄因子，通過與小腦變性相關蛋白1 反義轉錄物（CDR1 antisense RNA，）啟動子中的CTAGACAGGTGTT 序列結合來促進的表達，顯著誘導山羊肌肉分化。此外，轉錄因子Oct-1、C/EBP 和NKX-2.5 靶向調(diào)控山羊肌肉生長抑制素基因（Myostatin，），以調(diào)節(jié)山羊肌肉的生長發(fā)育；轉錄因子基因啟動子CpG 島整體甲基化狀態(tài)與海南黑山羊體重顯著相關。

6 小結與展望

轉錄因子對基因表達的調(diào)控是領域的研究熱點，但是精準定位轉錄因子在基因組上的結合位點、解析轉錄因子在轉錄調(diào)控中發(fā)揮的分子機制一直是領域內(nèi)的巨大挑戰(zhàn)。近些年山羊轉錄因子的研究逐漸發(fā)展和深入，取得許多進展，但仍存在一些不足，可通過以下方面進行補充。第一，精準定位轉錄因子的特異性結合位點，深入解析轉錄因子的靶向調(diào)控基因，闡明轉錄因子影響山羊經(jīng)濟性狀的分子機制；第二，除繁殖和脂代謝等方面的調(diào)控以外，還應該多關注山羊其他代謝和經(jīng)濟性狀的分子機理；第三，我國山羊種質(zhì)資源豐富，現(xiàn)有研究主要集中于常見的如內(nèi)蒙古絨山羊、西農(nóng)薩能奶山羊等幾類山羊品種，但對其他具有鮮明地方特色的品種的研究還有待深入；第四，轉錄是由許多因子共同參與完成的復雜過程，深入研究轉錄調(diào)控的分子機制需要解析多個轉錄因子之間的相互作用。隨著后基因組時代的到來，高通量基因表達數(shù)據(jù)的不斷積累，可以從全基因組的層面，通過生物信息學和系統(tǒng)生物學手段重構山羊調(diào)控網(wǎng)絡、深入解析轉錄調(diào)控的分子機制、挖掘重要的功能模塊、發(fā)現(xiàn)關鍵轉錄因子和互作因子等。

轉錄因子在山羊基因的轉錄過程中發(fā)揮著重要調(diào)控作用，直接或間接影響山羊的生產(chǎn)性能和特殊經(jīng)濟性狀，目前發(fā)現(xiàn)的山羊轉錄因子數(shù)目相對較少且其分子機制尚未深入探索，理論上還存在大部分尚未發(fā)現(xiàn)的轉錄因子，今后應對山羊轉錄因子展開更深入和全面的研究，充分解析其作用的分子機理，為山羊遺傳改良實踐提供可靠的理論依據(jù)。