林彭楚彬，孫三山，高亞杰，阮 超，嚴(yán)杜建

（1.香港都會(huì)大學(xué)， 香港 九龍區(qū) 999077；2.阿克蘇職業(yè)技術(shù)學(xué)院/反芻動(dòng)物群發(fā)病防控工作室， 新疆 阿克蘇843000；3.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)，新疆 烏魯木齊 830000）

脂肪酸結(jié)合蛋白 （fatty acid binding proteins，F(xiàn)ABPs） 屬于細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)結(jié)合蛋白（intracellular lipid binding proteins，iLBPs）超家族的成員，是一類分子量在12～15 kDa 的小分子胞內(nèi)蛋白， 廣泛存在于動(dòng)物各種器官組織當(dāng)中，在不同物種之間的同源性較高， 對(duì)于脂肪酸具有優(yōu)異的結(jié)合能力［1］。目前FABPs 基因家族已發(fā)現(xiàn)了12 種類型， 其中只 有4 種 類 型 （A-FABP、H-FABP、I-FABP、LFABP）被列為主要影響畜禽胴體與肉質(zhì)性狀的候選基因， 其他類型主要在癌癥發(fā)生發(fā)展機(jī)制及代謝病方面研究較為深入，因此，畜禽的大多數(shù)生產(chǎn)表型與4 種FABPs 基因家族成員的表達(dá)有關(guān)。 近年來(lái)，F(xiàn)ABPs 基因在提升畜禽胴體與肉質(zhì)方面的多態(tài)性研究成為分子育種改良的熱點(diǎn)， 有效推動(dòng)了畜禽生產(chǎn)提質(zhì)增效的進(jìn)程［2-3］。 筆者介紹了FABPs 基因家族主要成員在動(dòng)物組織器官中的分布情況和主要功能， 綜述了該基因家族代表性成員H-FABP 基因和A-FABP 基因在畜禽育種領(lǐng)域的研究進(jìn)展， 以期為利用該基因家族開(kāi)展畜禽分子標(biāo)記輔助育種、改善畜禽生產(chǎn)性狀提供參考。

1 FABPs 基因家族的功能及分布

1.1 主要功能及作用

FABPs 作為一種進(jìn)化高度保守的蛋白質(zhì)，在動(dòng)物組織器官的脂質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)和代謝反應(yīng)中起著核心作用，F(xiàn)ABPs 基因家族由至少9 個(gè)具有相似三級(jí)結(jié)構(gòu)和分布在特定組織細(xì)胞的同源蛋白組成，由于氨基酸序列的差異，不同類型的FABPs 對(duì)脂肪酸結(jié)合均存在較為顯著的功能特異性，因此，可以通過(guò)其功能特異性反映其在不同組織細(xì)胞表達(dá)的獨(dú)特環(huán)境［4］。 FABPs 的主要作用如下：①調(diào)控脂肪酸的運(yùn)輸和代謝；②與各種膜蛋白和胞內(nèi)蛋白（如血清可溶性轉(zhuǎn)鐵蛋白受體、脂肪甘油三酯脂肪酶）相互作用；③調(diào)節(jié)組織和細(xì)胞特異性脂質(zhì)反應(yīng)［5］。

1.2 在機(jī)體內(nèi)的分布

FABPs 在心臟、腸道、肝臟、腦、肌肉、髓鞘、視網(wǎng)膜、上皮組織、脂肪組織等多個(gè)組織器官中廣泛存在，但同一物種并非包含所有FABPs 基因家族成員，單個(gè)FABPs 基因家族成員僅在特定組織器官中顯著表達(dá)， 例如A-FABP 基因主要在脂肪組織表達(dá)、H-FABP 基因主要在心臟和肌肉表達(dá)［6］。根據(jù)在不同組織中的分布特點(diǎn)及表達(dá)差異，F(xiàn)ABPs 基因家族成員主要以第一次被發(fā)現(xiàn)的組織器官命名， 截至目前已在不同的物種及其組織器官上發(fā)現(xiàn)12 種類型（見(jiàn)表1），其中，有10 種類型主要在哺乳類動(dòng)物中表達(dá)，2 種類型發(fā)現(xiàn)于非哺乳動(dòng)物，但主要表達(dá)部位定義仍未明確［4，7-8］。

表1 FABPs 基因家族的類型及分布

2 FABPs 基因家族常見(jiàn)的成員

2.1 H-FABP 基因

目前H-FABP 基因的研究在豬和禽類上報(bào)道較多，在其他物種的報(bào)道上較少。 Gerbens 等［9］通過(guò)對(duì)兩個(gè)約克夏豬群體進(jìn)行研究， 建議H-FABP基因作為肌內(nèi)脂肪沉積的候選基因。 Mao 等［10］研究發(fā)現(xiàn)，鴿子H-FABP 基因的mRNA 表達(dá)水平與肌內(nèi)脂肪含量密切相關(guān)， 認(rèn)為該基因可以作為標(biāo)記輔助優(yōu)質(zhì)肉選擇的候選基因。 曹健［11］研究發(fā)現(xiàn)H-FABP 基因檢測(cè)區(qū)域的突變會(huì)影響甘南閹牦牛的眼肌面積和胴體重，AA 型閹牦牛個(gè)體眼肌面積最小，BC 型個(gè)體胴體重最小， 而AB 型個(gè)體眼肌面積最大。 H-FABP 基因多態(tài)性位點(diǎn)在一定程度上會(huì)影響畜禽的產(chǎn)肉性狀， 可以作為提高產(chǎn)肉性狀的候選基因。

2.2 A-FABP 基因

A-FABP 基因主要參與肌內(nèi)脂肪代謝相關(guān)過(guò)程，對(duì)調(diào)控肌內(nèi)脂肪沉積具有重要作用。劉艷妍［12］對(duì)秦川牛A-FABP 基因的多態(tài)性及其與肉用性狀的關(guān)聯(lián)性進(jìn)行研究， 發(fā)現(xiàn)A-FABP 基因5′側(cè)翼區(qū)的突變對(duì)產(chǎn)肉性狀影響較大， 外顯子3 的單核苷酸多態(tài)性（single nucleotide polymorphism，SNP）與眼肌面積有相關(guān)性，A-FABP 基因的3′側(cè)翼區(qū)突變與胴體有相關(guān)性，外顯子2 的SNP 與屠宰率、肌肉嫩度、 胴體長(zhǎng)和眼肌面積有相關(guān)性， 從而確定

A-FABP 基因多態(tài)性與肉用性狀顯著相關(guān)。 Cho等［13］研究發(fā)現(xiàn)A-FABP 基因多態(tài)性與牛的背部脂肪厚度也呈現(xiàn)顯著相關(guān)。Yin 等［14］研究表明延邊黃牛后腿肌肉組織中A-FABP 基因的mRNA 相對(duì)表達(dá)量與肌內(nèi)脂肪含量呈顯著正相關(guān)， 與背最長(zhǎng)肌組織中肌內(nèi)脂肪含量呈極顯著正相關(guān)。A-FABP基因可作為肉質(zhì)性狀的輔助標(biāo)記基因。

2.3 L-FABP 基因

目前關(guān)于L-FABP 基因的研究主要集中在雞和鴨的肉質(zhì)性狀改良方面。 Mentari 等［15］通過(guò)研究Cihateup 鴨的L-FABP 基因多態(tài)性與脂肪酸組成、胴體和肉質(zhì)的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)L-FABP 基因與胴體率極顯著相關(guān)， 并顯著影響肌肉中月桂酸和棕櫚酸等飽和脂肪酸的含量。Wang 等［16］通過(guò)研究肝臟脂肪酸結(jié)合蛋白與雞腹部脂肪沉積的關(guān)聯(lián)性，揭示了L-FABP 的組織表達(dá)特性及L-FABP 基因?qū)ιL(zhǎng)和體組成性狀具有重要影響， 推測(cè)L-FABP基因可能是影響雞脂肪沉積性狀的一個(gè)候選位點(diǎn)或與某些決定該性狀的主效基因有關(guān)。L-FABP 基因可作為雞鴨脂肪沉積及肉質(zhì)改良的候選基因［17］， 同時(shí)圍繞該基因開(kāi)展研究可為明晰禽類脂質(zhì)代謝調(diào)控機(jī)制提供參考。

2.4 I-FABP 基因

I-FABP 基因主要在空腸組織中表達(dá)，而不是在十二指腸、回腸、近端和遠(yuǎn)端結(jié)腸等部位。 通過(guò)免疫熒光定位技術(shù)發(fā)現(xiàn)，相較于L-FABP、I-FABP在細(xì)胞質(zhì)、 小腸微絨毛和基底外側(cè)膜中分布更為均勻， 因此，I-FABP 基因的表達(dá)產(chǎn)物更適用于動(dòng)物腸道疾病的檢測(cè)［18］。 Niewold 等［19］參考人類IFABP 的研究結(jié)果，通過(guò)人I-FABP 酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)對(duì)豬血液樣本進(jìn)行研究， 認(rèn)為豬的血漿IFABP 濃度可作為腸黏膜輕度損傷的敏感標(biāo)記物。Cahyaningsih 等［20］通過(guò)研究感染不同劑量柔嫩艾美耳球蟲(chóng)卵囊的雞血清中I-FABP 的濃度變化，發(fā)現(xiàn)I-FABP 與機(jī)體巨噬細(xì)胞和脂肪組織中的關(guān)鍵脂質(zhì)敏感途徑密切相關(guān)，從而參與腸道炎癥的調(diào)控。 也有研究表明，I-FABP 基因可為探究魚(yú)腸道的發(fā)育機(jī)制提供有效標(biāo)記［21］。 在生物醫(yī)學(xué)上，I-FABP 濃度可作為早期檢測(cè)胃腸道損傷的參考指標(biāo)。

2.5 M-FABP 基因

M-FABP 在肌肉細(xì)胞中發(fā)揮作用， 與肌肉能量代謝和脂肪酸氧化等過(guò)程有關(guān)， 對(duì)于生物機(jī)體脂肪酸代謝、 肌肉生長(zhǎng)以及能量平衡均具有重要的生理作用。 目前關(guān)于M-FABP 的功能表達(dá)在脊椎動(dòng)物的耐力及運(yùn)動(dòng)研究方面較為突出， 尤其是在長(zhǎng)期遷徙的候鳥(niǎo)肌肉組織中表達(dá)水平最高 （約占胸肌細(xì)胞胞漿蛋白的14%～21%）， 而在非遷徙階段的候鳥(niǎo)體內(nèi)表達(dá)水平減少。 由此可知，MFABP 基因表達(dá)的季節(jié)性變化可能與候鳥(niǎo)遷移過(guò)程中肌肉組織能量供應(yīng)有關(guān)， 特別是在脂肪酸供應(yīng)中發(fā)揮關(guān)鍵作用［22］。 M-FABP 可作為改善動(dòng)物運(yùn)動(dòng)及耐力性能的候選基因。

2.6 其他基因

相較于前幾種FABPs 基因家族成員，其他成員的功能主要在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域被關(guān)注，如癌癥研究，多數(shù)成員的主要功能暫不明確，因此，在畜牧領(lǐng)域研究進(jìn)展緩慢。 在畜禽育種領(lǐng)域，針對(duì)FABPs 基因家族成員的研究主要聚焦于其在脂肪酸調(diào)控過(guò)程中發(fā)揮的作用， 例如：E-FABP 基因和Ex-FABP基因主要與雞的腹脂重、腹脂率等表型相關(guān)［23-24］，T-FABP 基因的表達(dá)產(chǎn)物在不同溫度下會(huì)影響虹鱒魚(yú)肝臟、腸道和脾臟的脂質(zhì)調(diào)節(jié)平衡［25］。綜上所述，不同種類的FABPs 家族成員在畜禽群體及個(gè)體中的遺傳多樣性及其與生產(chǎn)性狀表達(dá)的關(guān)系是今后研究的重點(diǎn)方向。

3 FABPs 基因家族代表性成員在動(dòng)物育種領(lǐng)域的研究進(jìn)展

在畜禽遺傳改良及品種選育領(lǐng)域， 對(duì)FABPs基因家族成員的研究主要以H-FABP 基因和AFABP 基因?yàn)閷?duì)象， 對(duì)其他成員的深入研究較少。目前H-FABP 基因和A-FABP 基因的研究主要集中在對(duì)動(dòng)物生產(chǎn)性能的影響，包括生長(zhǎng)速度、肉質(zhì)和繁殖性能等［26］。 例如，H-FABP 基因的表達(dá)量與畜禽的生長(zhǎng)速度和繁殖性能有關(guān)， 而A-FABP 基因的表達(dá)量則與畜禽的肉質(zhì)性狀有關(guān)。 深入研究H-FABP 基因和A-FABP 基因的多態(tài)性、 表達(dá)特征、 作用機(jī)制及影響因素將有助于提高畜禽生產(chǎn)性能。

3.1 牛

A-FABP 基因被定位在牛的14 號(hào)染色體上，全長(zhǎng)4 391 bp， 有4 個(gè)外顯子；H-FABP 基因被定位于2 號(hào)染色體上， 由4 個(gè)外顯子和3 個(gè)內(nèi)含子組成。 王卓等［27］研究發(fā)現(xiàn)秦川牛H-FABP 基因第1 外顯子上存在SNP 位點(diǎn)且與肉用性狀有較強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性。 Ye 等［28］研究表明棕櫚酸和硬脂酸處理可調(diào)節(jié)水牛乳腺上皮細(xì)胞中大部分FABPs 的表達(dá)，從而影響水牛產(chǎn)奶量，為進(jìn)一步研究FABPs 基因家族在水牛奶合成調(diào)控中的潛在作用提供了參考。Ardicli 等［29］使用聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)-限制性片段長(zhǎng)度多態(tài)性分析 （polymerase chain reaction followed by restriction fragment length polymorphism assay，PCR-RFLP） 對(duì)荷斯坦公牛12 個(gè)育肥性狀候選基因進(jìn)行了基因分型， 最終確定A-FABP 基因多態(tài)性影響飼料轉(zhuǎn)化率與平均日增重等重要經(jīng)濟(jì)性狀。Al-Janabi 等［30］研究發(fā)現(xiàn)FABP3 基因多態(tài)性可用于奶牛遺傳改良策略的制定， 通過(guò)選擇和雜交可獲得最佳繁殖性能的基因型。通過(guò)研究HFABP 基因和A-FABP 的基因多態(tài)性與體型、眼肌面積、 產(chǎn)奶量和繁殖能力等性狀的關(guān)聯(lián)性可以為牛的遺傳育種改良提供一定的理論依據(jù)。

3.2 羊

H-FABP 基因被定位在綿羊和山羊的2 號(hào)染色體上，均有5 個(gè)外顯子；A-FABP 基因被定位于山羊的14 號(hào)染色體上，有4 個(gè)外顯子。 Ibrahim 等［31］通過(guò)聚合酶鏈反應(yīng)-單鏈構(gòu)象多態(tài)性分析（polymerase chain reaction-single-stranded conformational polymorphism，PCR-SSCP）對(duì)Sfakia 綿羊HFABP 基因分型后發(fā)現(xiàn)，H-FABP 基因型變異與產(chǎn)奶性狀之間存在相關(guān)性。 Eer 等［32］研究發(fā)現(xiàn)HFABP 基因的2 個(gè)SNP 位點(diǎn)在湖羊和灘羊的生長(zhǎng)繁殖性狀之間存在顯著相關(guān)性，可以作為灘羊育種的分子標(biāo)記。 艾錦新等［33］在黔北麻羊群體中H-FABP 基因第5 外顯子和3′非翻譯區(qū)篩選出1 個(gè)對(duì)體型性狀有極顯著影響的SNP 位點(diǎn)g.13665051C>T，并產(chǎn)生3 種基因型，將其與體型性狀進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析得出該位點(diǎn)對(duì)體高、體斜長(zhǎng)、胸寬、體深、胸圍和管圍等均有顯著影響，在小尾寒羊、巴什拜羊等群體中均得出了相似的結(jié)果。熱依拉·普拉提等［34］通過(guò)研究巴什拜羊發(fā)現(xiàn)A-FABP基因的GA 型個(gè)體的胸圍、體重、體長(zhǎng)均顯著高于GG 型個(gè)體，可作為巴什拜羊育種的分子標(biāo)記。 通過(guò)進(jìn)一步挖掘H-FABP 基因和A-FABP 基因與羊的生長(zhǎng)性狀之間的關(guān)聯(lián)性， 可以為羊的育種及遺傳改良提供參考。

3.3 豬

H-FABP 基因被定位在豬的6 號(hào)染色體上，有4 個(gè)外顯子；A-FABP 基因被定位于4 號(hào)染色體上，有4 個(gè)外顯子。 Tyra 等［35］研究發(fā)現(xiàn)H-FABP基因在豬肌肉組織中的表達(dá)不隨年齡或品種變化， 并且H-FABP 基因與豬脂肪組織的發(fā)育和功能存在關(guān)聯(lián)性。Shang 等［36］比較了高肌內(nèi)脂肪的藏豬和低肌內(nèi)脂肪的大白豬H-FABP 基因的mRNA和蛋白表達(dá)量， 并基于PCR-RFLP 對(duì)其進(jìn)行基因分型，結(jié)果表明，C-1375G 位點(diǎn)可能與豬肌內(nèi)脂肪沉積相關(guān)。 Zhu 等［37］研究表明，肥育豬飼糧中添加二丁酰環(huán)腺苷酸降低了A-FABP 基因的表達(dá)水平，抑制了前脂肪細(xì)胞的增殖和分化，從而減少了脂肪沉積。 目前關(guān)于A-FABP 基因和H-FABP 基因的研究主要涉及豬脂肪組織代謝， 通過(guò)調(diào)節(jié)脂肪組織中脂肪沉積和分解之間的平衡可以為提升豬生產(chǎn)性狀及品種改良提供依據(jù)。

3.4 雞

H-FABP 基因被定位于雞的23 號(hào)染色體上，有4 個(gè)外顯子；A-FABP 基因被定位于2 號(hào)染色體上，有4 個(gè)外顯子。 Wang 等［38］通過(guò)研究拜城油雞胸肌和腿肌中A-FABP 基因多態(tài)性和mRNA量與肌內(nèi)脂肪含量之間的關(guān)聯(lián)性， 表明A-FABP基因是進(jìn)一步研究雞肌內(nèi)脂肪沉積機(jī)制的合理候選基因。 Wang 等［2］利用全基因組分析手段研究發(fā)現(xiàn)雞FABPs 基因家族成員與哺乳動(dòng)物具有相似的功能域、基因結(jié)構(gòu)和進(jìn)化歷史，但表現(xiàn)出不同的表達(dá)譜和調(diào)控機(jī)制。 通過(guò)進(jìn)一步了解A-FABP 基因和H-FABP 基因?qū)﹄u肌內(nèi)脂肪沉積作用機(jī)制，可為加快雞品種選育及改良進(jìn)展提供支持。

4 小結(jié)與展望

目前已鑒定出12 種FABPs 基因家族成員，有9 種在畜禽中較為常見(jiàn)。 FABPs 基因主要參與調(diào)控不同器官組織脂肪酸的轉(zhuǎn)運(yùn)代謝， 通過(guò)影響肌內(nèi)脂肪含量來(lái)改善肉質(zhì)的嫩度、風(fēng)味和多汁性。近年來(lái)，F(xiàn)ABPs 基因家族成為提高動(dòng)物肉質(zhì)、胴體等表型的重要研究對(duì)象， 其基因多態(tài)性也成為動(dòng)物肌內(nèi)脂肪性狀分子育種改良的熱點(diǎn)［39-41］。

探索新興生物技術(shù)在動(dòng)物育種領(lǐng)域的應(yīng)用，通過(guò)全基因組關(guān)聯(lián)分析、基因敲除、基因轉(zhuǎn)染等現(xiàn)代分子生物學(xué)方法，進(jìn)一步了解FABPs 基因家族成員在不同細(xì)胞和組織中調(diào)節(jié)脂肪酸代謝的機(jī)制，挖掘FABPs 基因家族成員在育種領(lǐng)域的應(yīng)用潛力， 可為畜禽分子育種發(fā)現(xiàn)新的候選基因提供技術(shù)支撐。