肌肉生长抑制素调控动物骨骼肌生长机制的研究进展

肌肉生成抑制素（myostatin, MSTN）在动物机体骨骼肌的增殖、分化和生长中起着重要的负调控作用。MSTN基因的过表达会阻碍骨骼肌增殖分化及生长发育,而缺失或表达降低则会导致肌肉肥大,形成双肌现象（double muscle phenomenon, DMP）。MSTN能作用于多个基因及结合多种细胞因子广泛参与生理生化、物质代谢、病理调控等过程,在动物机体生长发育过程中扮演着重要的角色。本文将从MSTN基因的历史渊源、基因定位、时空表达特性、部分相关作用机制等方面进行论述,旨在对MSTN调控动物骨骼肌生长部分机制作梳理,以期为后期研究提供理论依据。     

锌指核酸酶技术制备肌肉生长抑制素基因敲除的五指山小型猪成纤维细胞

敲除猪肌肉生长抑制素(Myostatin, MSTN)基因可能提高猪瘦肉率, MSTN基因敲除猪也可作为相关疾病的动物模型。文章利用锌指核酸酶(Zinc-finger nucleases, ZFNs)技术敲除五指山小型猪胎儿成纤维细胞MSTN基因, 为制备MSTN基因敲除猪奠定基础。ZFNs质粒或编码ZFNs的mRNA均能高效敲除MSTN基因, 使用ZFNs mRNA能直接得到MSTN+/-和MSTN-/-两种基因型的细胞克隆。DNA序列测定与分析发现, 细胞克隆的突变类型多为ZFNs作用靶位点处不大于10 bp的碱基插入或缺失(92.18 %); 氨基酸预测发现, 突变型MSTN基因的终止密码子常常提前出现。将MSTN基因敲除的细胞进行体细胞核移植(Somatic cell nuclear transfer, SCNT)发现, 胚胎体外早期发育潜力与野生型无显著差异, 表明这些细胞可用于后续MSTN基因敲除猪的制备。     

肌肉生长抑制素基因在哺乳动物中的最新研究进展

肌肉生长抑制素（myostatin,MSTN）,也称为生长分化因子8（GDF8）,是转化生长因子β（TGF-β）超家族成员,主要在骨骼肌中表达,在负向调控肌细胞的生长发育中起关键作用。本文对MSTN研究的最新进展进行了综述,讨论了MSTN信号通路与其他通路之间的相互关系,重点阐述了试验条件下MSTN对肌肉发育相关基因的作用,介绍了通过基因操作或使用抗体的方法抑制MSTN的表达对于提高动物产肉量、治疗肌肉萎缩等疾病以及延缓衰老的重要意义。     

肌肉生长抑制因子对肌细胞发育的调控研究

肌肉生长抑制因子（MSTN）是动物肌肉生长发育的一个重要的负调控主效基因。它的表达受其他肌肉发育的调控因子如MyoD,FoxO等的调控。MSTN原蛋白经蛋白酶修饰变成的活性蛋白存在于血液循环系统中,它可以结合到细胞膜表面受体,激活细胞内信号通路,与其他因子的协同作用对肌肉发育和脂肪生成产生不同生理效应。本文将对MSTN基因及其蛋白的结构特点,表达调控因子,细胞内信号传导,及其对组织发育的影响进行探讨。     

利用TALEN技术在牛胎儿成纤维细胞中敲除Myostatin基因

肌肉生长抑制素(Myostatin, MSTN)基因能够负向调节骨骼肌的生长和发育, 牛MSTN基因突变会出现“双肌”特征。文章利用转录激活因子样效应物核酸酶(TALENs)靶向敲除牛胎儿成纤维细胞的MSTN基因, 获得敲除MSTN基因的细胞系, 为制备MSTN基因敲除牛提供材料。构建一对MSTN基因的TALENs真核表达载体, 分别采用PEI转染试剂和电穿孔法进行牛胎儿成纤维细胞的转染, 测序结果表明TALEN技术可用于敲除牛MSTN基因, 利用T7核酸内切酶1(T7E1)检测其突变效率, 结果显示电穿孔转染的敲除效率为20.4%。通过有限稀释法, 共获得10个MSTN基因敲除的细胞克隆(包括MSTN^-/-和MSTN^+/-), 其靶位点敲除的碱基数分别是1~20不等, 部分会出现移码突变。出现移码突变的细胞系可用于MSTN基因敲除的转基因肉牛的制备。     

猪肌肉生长抑制素基因侧翼区新微卫星标记的鉴定及分析

提取包含猪肌肉生长抑制素基因的BAC克隆,以EcoRⅠ进行酶切并回收其中大于4kh的酶切产物,连接到pGEM-3zf( )载体后得到了亚克隆。测序分析表明,插入片段不属于猪肌肉生长抑制素基因的一部分,但其中包含13拷贝的(TG)n重复。以该重复序列的侧翼设计引物对猪的基因组进行分析,得到了PCR扩增产物。对一个“双肌臀”大白猪家系进行PCR扩增及非变性聚丙烯酰胺凝胶分析的结果表明,该位点以并显性方式遗传,是一个新的微卫星标记。对莱芜猪、长白猪、大白猪、杜洛克、皮特兰、民猪和二花脸7个品种的381个无关个体的检测均显示该基因座只有两个等位基因,重复数分别为13和19,是一种多态性较低的微卫星标记。与包含该基因的序列(AY208121)比对分析表明,该微卫星属于肌肉生长抑制素基因(MSTN)侧翼区的一个分子标记,在猪肉用性状QTL的精细定位和MSTN功能分析中将发挥重要作用。     

CRISPR/Cas9技术制备猪肌肉生长抑制素基因敲除细胞

采用CRISPR/Cas9技术制备质粒HRX-2MCS和PX330,两种质粒转染湖北白猪胎儿成纤维细胞,G418筛选抗性细胞株。收集培养细胞提取总DNA,分子定位PCR法检测绿色荧光蛋白(GFP)基因在猪肌肉生长抑制素(MSTN)基因外显子上的定位整合情况,得到T1靶位点整合细胞5株和T3靶位点整合细胞3株。Q-PCR定量分析结果表明3108号阳性细胞株MSTN基因m RNA表达量减少50%,实验获得的基因敲除细胞可以用于体细胞核移植法制备MSTN基因敲除猪的研究。     

猪肌肉生长抑制素基因5‘调控区T→A突变与生长性状的关系分析

生长速度是猪育种中选择的主要目标性状之一,鉴定影响生长速度的QTL或基因具有重要的实践意义和理论价值。对猪肌肉生长抑制素基因（myostatin,MSTN)5‘调控区T→A突变与生长性状的关系进行了分析。突变所产生的基因型的判定采用PCR－RFLP方法进行。猪生长性状的测定指标包括60日龄体重（body weight at 60d,BW60)、前期平均日增重（average daily gain of stage one,ADG1)、后期平均日增重（average daily gain of stage two,ADG2)和全期平均日增重（average daily gain of whole stage,ADG),所采用的记录数分别来自165．276,275和275头无亲缘关系个体。采用SAS软件包的GLM程序对MSTN基因型与猪生长性状的关系进行分析。结果表明,MSTN基因型对猪BW60（P＝0．0522）,突变等位基因的携带者（基因型为TA）具有较高的后期平均日增重。     

鲤鱼肌肉生长抑制素基因(MSTN)的克隆及其组织表达特征

肌肉生长抑制素(Myostatin,MSTN)是动物肌肉发育和生长过程中的负调控因子,对MSTN的研究将有助于促进动物生产。鲤鱼是我国的主要淡水养殖对象之一。因此,我们采用RT-PCR方法克隆了鲤鱼MSTN cDNA(No.EF551058)的部分序列,长度为921bp,编码306个氨基酸残基。鲤鱼MSTN具有MSTN的共同特征,有蛋白酶水解位点RIRR和9个保守的半胱氨酸残基。多重序列比较发现其与斑马鱼GDF8有极近的亲缘关系,96.7%的氨基酸序列同源。不同组织的RT-PCR分析发现鲤鱼MSTN主要在肌肉和脑部表达,而其他所检测组织未见表达。鲤鱼MSTN不仅在肌肉生长发育中发挥作用,可能在神经系统发育中也有其作用。     

团头鲂MSTN基因cDNA结构、表达及过表达对胚胎发育的影响

研究通过cDNA末端快速扩增法(RACE)克隆得到团头鲂生长抑制素(MSTN)基因的cDNA全长并分析了MSTN基因在团头鲂胚胎、成鱼组织中表达以及MSTN基因在胚胎中过表达情况。结果表明团头鲂MSTN基因的cDNA全长为2187 bp, ORF(开放阅读框)大小为1128 bp, 编码376个氨基酸。组织逆转录PCR (RT-PCR)结果显示, MSTN基因在肌肉、脑和精巢组织中大量表达, 肝脏、脾脏和卵巢组织中的少量表达, 肠、腮、心、眼和肾组织中的微量表达。胚胎逆转录PCR (RT-PCR)结果显示, 在0—44 hpf胚胎发育阶段, MSTN基因表达量较低; 而在48—52 hpf胚胎发育阶段, MSTN基因表达量逐渐升高。整胚原位杂交(WISH)结果显示, 胚胎发育的16 hpf时期MSTN基因主要在脊索中表达, 胚胎发育的28 hpf和55 hpf时期MSTN基因在脑中表达。MSTN基因过表达结果显示, 胚胎在体节发生期出现前-后轴拉长, 背-腹轴变短; 脊索发生扭曲, 强烈抑制体节发育而导致不分化等现象。研究为后续团头鲂MSTN基因的功能研究及团头鲂分子育种提供相关参考依据。     

团头鲂生长相关基因在不同发育时期生长轴组织的表达分析

为了探讨生长相关基因对团头鲂生长发育的调控, 研究采用Real-time PCR的方法定量分析了团头鲂6个生长相关基因在其不同生长发育阶段(3、6、12月龄)相关组织(脑、肝脏、肌肉)的表达情况, 并比较了这些基因在生长快和慢两个群体的表达差异. 结果显示: GHRs基因在肝脏与肌肉中的表达量高于脑, 在6月龄表达量高于3月龄与12月龄, 生长快群体中的表达量高于生长慢群体(P0.05); IGFs基因在三个组织中均有表达, 肝脏表达量最高, 生长快群体中的表达量高于生长慢群体(P0.05). MSTN a与MSTN b基因在组织中表达模式存在差异, MSTN a在肌肉中高表达, MSTN b主要在脑与肝脏中表达. HCL聚类结果表明: 除了MSTN a基因外, 其他5个基因在生长差异的两个群体中表达量均分别聚为一支. 不同时期组织表达聚类结果表明, 除了3月龄肝脏与12月龄肌肉组织, 6个生长相关基因在不同时期的同一组织中的表达模式存在相似性. Pearson相关分析显示: GHRs与IGFs呈正相关, MSTN a基因与GHR 2、IGFs基因呈负相关, 相同基因在两个群体中呈极显著相关(P0.01).       

黄河裸裂尻鱼MSTN基因RNA干扰研究

目的利用反义寡合甘酸技术抑制肌肉生长抑制素(myostatin,MSTN)的表达,评估MSTN基因的沉默效果,并检测RNA干扰后对下游基因的影响。方法通过构建黄河裸裂尻鱼(Schizopygopsis pylzovi)MSTN基因RNA干扰(RNAi)重组腺病毒载体1P3(DSP MSTN 273+250+1737)和1P2(DSP MSTN 195+1670),并将其注射黄河裸裂尻鱼肌肉组织,进行活体RNA干扰;利用real-time PCR和Western blotting评估MSTN基因的沉默效果,并检测MSTN基因RNA干扰后肌肉肌酸激酶(muscle-type creatine kinase,M-CK)基因转录水平的调控作用。结果real-time PCR分析结果表明,与HK组(病毒通用阴性对照组)和N组(空白对照组)相比,重组腺病毒载体1P3对黄河裸裂尻鱼肌肉MSTN基因的转录具有明显的干扰作用(P0.05),抑制率达53.5%;而重组腺病毒载体1P2对MSTN基因的转录无明显干扰作用(P0.05)。Western-blotting分析结果与real-time PCR结果相一致。同时,经1P3干扰后随着MSTN基因转录水平的下降,其肌肉肌酸激酶M-CK基因表达水平显著上升。结论通过RNAi技术能够有效的抑制MSTN基因的表达,并能够上调M-CK基因的表达量。因此,证明了在黄河裸裂尻鱼中MSTN能够抑制M-CK的转录。揭示高原土著鱼类MSTN基因的对肌肉的生长发育起到调控作用。     

猪肌肉生长抑制素基因5′调控区T→A突变与生长性状的关系分析

生长速度是猪育种中选择的主要目标性状之一,鉴定影响生长速度的QTL或基因具有重要的实践意义和理论价值.对猪肌肉生长抑制素基因(myostatin,MSTN)5′调控区TA突变与生长性状的关系进行了分析.突变所产生的基因型的判定采用PCR-RFLP方法进行.猪生长性状的测定指标包括60日龄体重(body weight at 60d,BW60)、前期平均日增重(average daily gain of stage one,ADG1)、后期平均日增重(average daily gain of stage two,ADG2)和全期平均日增重(average daily gain of whole stage,ADG),所采用的记录数分别来自165,276,275和275头无亲缘关系个体.采用SAS软件包的GLM程序对MSTN基因型与猪生长性状的关系进行分析.结果表明,MSTN基因型对猪BW60,ADG1和ADG2的效应不显著(P＞0.1),对ADG2的效应在剔除基因型与品种的互作效应以后几乎达到显著水平(P＝0.0522),突变等位基因的携带者(基因型为TA)具有较高的后期平均日增重.     

Myostatin基因打靶载体的构建及猪胎儿成纤维细胞Myostatin基因的敲除

目的:用缺口修复等技术构建Myostatin(肌肉生长抑制素,MSTN)基因打靶载体,并对大白猪胎儿成纤维体细胞进行转染,获得基因敲除细胞。方法与结果:首先构建用于MSTN基因同源长臂(LA)的抓捕载体,然后在大肠杆菌内利用Red同源重组系统介导的缺口修复,从含大白猪MSTN基因座的细菌人工染色体上亚克隆9.9 kb的LA到抓捕载体上,经过部分序列测定,同源性为100%;通过PCR获得1.4 kb的同源短臂(SA);将LA和SA连入载体pLOXP,构建含有neo和tk正负筛选标记基因的MSTN基因打靶载体pLOXP-MSTN-KO;将线性化的pLOXP-MSTN-KO通过电转染整合到大白猪胎儿成纤维细胞基因组中,利用G418和丙氧鸟苷进行药物筛选,获得抗性细胞克隆890个,通过PCR和DNA测序鉴定获得基因敲除的细胞克隆4个。结论:构建了有效的MSTN基因打靶载体,通过转染获得基因敲除细胞,为利用体细胞核移植制备MSTN基因敲除猪奠定了基础。     

大黄鱼肌肉生长抑制素-1前肽原核表达、多克隆抗体制备和功能验证

肌肉生长抑制素(myostatin,MSTN)在动物肌肉的生长和发育过程中起着重要作用。该研究通过RT-PCR从大黄鱼(Larimichthys crocea)肌肉组织中克隆肌肉生长抑制素-1前肽基因(MSTN-1pros),构建了表达大黄鱼生长抑制素前肽的重组质粒,并在大肠杆菌BL21(DE3)中进行表达,获得了大黄鱼MSTN-1pros融合蛋白。用分离的重组蛋白免疫大白兔,制备了抗大黄鱼MSTN-1pros的多克隆抗体。经蛋白免疫印迹法检测,确定获得的抗体具有较高的特异性。通过对大黄鱼幼鱼的注射实验,发现注射过MSTN-1pros抗体的大黄鱼增重率比对照组降低了20.71%(P0.05),证明MSTN前肽抗体对大黄鱼的生长具有抑制作用。实验结果表明,MSTN前肽蛋白可以用于养殖鱼类的生长调控。     

Arg缓解MSTN对猪肌肉间充质干细胞成脂-分化的抑制

间充质干细胞可分化为脂肪细胞并沉积脂质,从而增加动物脂肪沉积.因此,猪肌肉间充质干细胞被认为是肌内脂肪的重要来源之一.本研究主要在体外探讨了肌肉生长抑制素（MSTN）对猪肌肉来源间充质干细胞成脂分化的影响及Arg的调控作用.结果表明,外源添加MSTN活性蛋白极显著地降低了胞内甘油三酯水平,而添加Arg或MSTN抗体则表现相反的作用（P〈0.01）.同时添加Arg可缓解MSTN对间充质干细胞脂质沉积的抑制作用（P〈0.01）.生脂转录因子表达模式分析表明,外源添加MSTN抑制了细胞PPARγ2和aP2的表达,添加Arg和MSTN抗体增强了细胞ADD1的表达（P〈0.01）.此外,同时添加MSTN蛋白和Arg较仅添加MSTN蛋白极显著增强了细胞ADD1和PPARδ的表达（P〈0.01）,同时添加MSTN和Arg抗体较仅添加MSTN抗体显著增强了细胞ADD1,PPARδ,C/EBPα,PPARγ2和LPL的表达（P〈0.05）.由此可见,MSTN抑制了猪肌肉来源间充质干细胞成脂分化,添加Arg至少部分地通过上调ADD1和PPARδ的表达来缓解MSTN对成脂分化的抑制作用.     

黄河裸裂尻鱼肌肉生长抑制素基因克隆及表达分析

肌肉生长抑制素(myostatin,MSTN)属于转化生长因子β(TGF-β)超家族中的一个成员,是骨骼肌生长发育的负调控因子。该文以黄河裸裂尻鱼肌肉总RNA为模板,采用RT-PCT、5’-RACE和3’-RACE法获得MSTN基因全长cDNA序列为2180bp,包含长为1128bp的开放阅读框,编码375个氨基酸。以肌肉总DNA为模板,通过PCR法进一步获得了MSTN基因的2个内含子序列,分析表明,黄河裸裂尻鱼MSTN基因与其他脊椎动物具有相似的基因结构(包括3个外显子和2个内含子)。黄河裸裂尻鱼MSTN具有脊椎动物MSTN的共同序列特征,含有1个蛋白酶水解位点RXXR和8个位于TGF-β功能区域保守的半胱氨酸残基。氨基酸序列同源性分析表明,黄河裸裂尻鱼MSTN序列与其他鲤科鱼类MSTN具有较高的同源性;而与哺乳动物和禽类的MSTN同源性较低。系统发育分析表明,黄河裸裂尻鱼MSTN与其他鲤科鱼类聚于同一进化支。RT-PCR分析表明,该基因在黄河裸裂尻鱼9个被检组织中均有表达,但在心、肾、肠、精巢中表达量较高。Real-TimePCR分析显示,MSTN基因在胚胎中的相对表达量,随胚胎发育阶段的不同而有所差异,暗示MSTN的功能可能并不局限在对肌肉生长发育的负调控作用,可能还有其他功能。     

松江鲈肌肉生长抑制素基因克隆和序列特征分析

肌肉生长抑制素(myostatin)属于转化生长因子β(TGF-β)超家族中的一个成员,是控制骨骼肌生长发育的重要细胞因子.该研究以松江鲈肌肉总RNA为模板,采用RT-PCR、5'-RACE和3'-RACE的方法,获得了松江鲈MSTN基因的3个片段,测序后拼接得到2568 bp全长cDNA序列,其包含了1131个核苷酸的开放性阅读框,翻译编码376个氨基酸.松江鲈MSTN具有MSTN的共同特征,有蛋白酶水解位点RARR和10个保守的半胱氨酸残基:核苷酸和氨基酸同源性分析发现,松江鲈MSTN基因序列与石首鱼、条纹狼鲈、美洲白鲈、金眼石鮨等同源性较高;与哺乳动物和鸟类同源性较低.系统发育分析表明,松江鲈MSTN与石首鱼亲缘关系最近.RT-PCR分析表明,该基因在肌肉表达量最高;在肠中也有较高表达:在脑和肿脏中也能检测到表达.此结果表明,松江鲈MSTN基因除对肌肉生长发育有调控作用以外,可能还有其他功能.     

Myostatin三维结构模建及分子进化分析

Myostatin(MST)为肌肉生长负调节因子,其功能受抑制可导致肌肉量增加.对MST核酸序列进行序列比对,构建进化树;采用同源模建方法首次模建MST成熟肽生物活性二聚体的四级结构,并预测MST与其受体ActRIIB的相互作用模式.进化树将肌肉生长抑制素基因(MSTN)分成4个亚家族:哺乳动物MSTN,鸟类MSTN以及鱼类MSTN 1和2.MST受纯化选择作用,在不同物种的直系同源基因具有较高的刚源性,其中哺乳动物、鸟类MST C端活性肽氨基酸序列高度保守.表明哺乳动物、鸟类MST的结构、功能类似,且信号传导路径可能一致;而鱼类MST的调控机制可能存在较大差异.MST结构及其表面静电势和疏水氨基酸分布表明静电力和疏水相互作用在MST与其受体结合过程中可能起到十分重要的作用.     

牛肌肉生长抑制素基因突变的遗传效应与育种应用

肌肉生长抑制素（myostatin,MSTN）基因主要在骨骼肌中表达,参与调控骨骼肌的生长发育。MSTN基因在不同物种中具有极强的进化保守性,同时还具有较多的突变多态性。在牛的不同品种中,存在不同位点的有义突变,突变型牛均表现为骨骼肌发达,呈现双肌表型,生长速度与产肉率显著提高。同时,该基因突变也引起显著的生理性遗传效应。对国内外肉牛的MSTN基因突变类型、突变后遗传效应及在肉牛育种应用等方面作了重点阐述,以期为我国地方品种肉牛改良和选育研究提供参考。