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新生的肌肉生长抑制素基因单侧敲除猪肌肉特性的研究

新生的肌肉生长抑制素基因单侧敲除猪肌肉特性的研究

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作者：邢晓旭延边大学

学位级别：硕士

肌肉生长抑制素基因(Myostatin,MSTN)作为骨骼肌生长发育的负调控因子,对骨骼肌的生长具有抑制作用。MSTN基因自然突变的现象已经在牛、羊、狗等动物中发现,均表现为肌肉肥大。研究发现,MSTN基因突变能够增加卵泡抑素基因(Follistatin)... 详细信息

肌肉生长抑制素基因(Myostatin,MSTN)作为骨骼肌生长发育的负调控因子,对骨骼肌的生长具有抑制作用。MSTN基因自然突变的现象已经在牛、羊、狗等动物中发现,均表现为肌肉肥大。研究发现,MSTN基因突变能够增加卵泡抑素基因(Follistatin)的表达水平,并潜在地改变肌肉中肌纤维类型的分布和肌球蛋白重链的表达水平。目前,MSTN基因单侧突变动物的研究相对较少。猪作为研究人类骨骼肌生理功能最适宜的动物模型,其解剖学和生理学特性与人类是非常相似的。因此,本研究结合体细胞核移植和胚胎移植技术,利用已建立好的MSTN基因单侧敲除猪(MSTN+/-)细胞系,生产雄性的MSTN+/-猪,探索MSTN基因单侧敲除对猪半腱肌和半膜肌的肌肉重量、肌纤维横断面积和数量、肌纤维类型的分布以及肌球蛋白重链亚型的表达的影响。主要实验内容及结果如下:1、生产MSTN+/-猪。利用已通过转录激活因子样效应物核酸酶(TALEN)打靶技术建立的MSTN基因单侧敲除猪胎儿成纤维细胞系(MSTN基因单链缺失5-bp),经过体细胞核移植技术获得MSTN+/-重构胚,与野生型(WT)供体细胞获得的重构胚胎对比,二者具有相似的分裂率、囊胚形成率和囊胚细胞数。将MSTN+/-克隆胚胎移植到代孕母猪体内获得MSTN+/-仔猪。并发现MSTN基因单侧敲除降低新生猪半腱肌和半膜肌中的MSTN基因的表达水平,并提高Follistatin基因的表达水平(P单侧敲除使肌纤维肥大导致的。3、观察肌纤维类型的分布。试验利用免疫荧光染色法标记肌球蛋白重链Ⅰ型蛋白,在MSTN+/-猪中,半腱肌和半膜肌慢肌纤维比例明显低于WT猪(P单侧敲除能够改变新生猪肌纤维类型的分布,提高快酵解型肌纤维的比例。4、比较肌球蛋白重链亚型的表达水平。试验通过实时定量PCR方法,检测MSTN+/-猪的半腱肌和半膜肌中肌纤维类型相关基因,肌球蛋白重链Ⅰ型(MHCl)、ⅡA型(MHCⅡA)、ⅡB型(MHCⅡB)的表达水平。结果发现,在MSTN+/-猪的半腱肌和半膜肌中,MHCⅡB基因表达水平明显高于WT猪(P单侧敲除重构胚具有与WT供体细胞重构胚具有相似的体内外发育能力,MSTN单侧敲除能够显著降低新生猪半腱肌和半膜肌的MSTN基因的表达水平,提高Follistatin基因的表达水平。新生的MSTN+/-猪的体重、半腱肌和半膜肌的肌肉重高于WT猪,主要是由于MSTN单侧敲除增加肌纤维大小导致的。除此之外,MSTN单侧敲除改变新生猪半腱肌和半膜肌肌纤维类型的分布,提高快肌纤维的比例和肌球蛋白重链ⅡB型基因的表达量,降低琥珀酸脱氢酶的活性,使肌纤维类型向酵解型纤维转变。

关键词：猪肌肉生长抑制素单侧敲除快酵解型肌纤维肌球蛋白重链亚型

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