1、猪糖皮质激素受体研究进展,赵 茹 茜,农业部动物生理生化重点开放实验室,2012年元月5日 北京,太湖猪（二花脸、梅山猪）品种特点,体型小、生长慢 性成熟早、产仔率高 脂肪型、瘦肉率低 肉质鲜美、IMF含量高 性情温顺，母性好,比利时皮特兰猪品种特性,体型较大、生长速度快瘦肉率高猪应激综合征PSE肉,猪的个性（翻背试验）,Different superscript letters indicate significant differences. Lower case annotates age difference (p0.05), capital case annotates breed
2、difference (p0.001). More than 20 piglets from at least 5 litters were used in the test. 皮特兰猪: 高抵抗、应激敏感 二花脸猪: 低抵抗、应激耐受,翻背试验“Backtest”评分,Li et al. / Livestock Science 113 (2008) 169177,二花脸猪表现较强的行为可塑性：上车后第15分钟试图逃脱，表现较多的异常行为，但15分钟后即安静下来，大多数时间蹲坐或躺卧。皮特兰猪表现显著的刻板行为：从上车到2小时运输结束，表现很高频率和很长时间的恐惧相关的肌肉紧张，呆板站立。皮特
3、兰猪行为刻板，适应性差，而二花脸猪行为模式可塑性强，适应性强。,2小时运输过程中的行为表现,血液激素和生化指标 二花脸组织损伤少，但皮质醇水平是皮特兰猪的2倍。,EHL: dashed line; PIE: real line,CK: creatine kinase; LDH: lactate dehydrogenase,肉质指标和肌肉能量代谢 二花脸猪运输后的肉质比皮特兰猪好，肌肉能量储存较高,Li et al. / Meat Science 81 (2009) 218223,二花脸猪肝脏糖异生能力显著高于皮特兰,在饥饿和应激状态下更容易维持血糖稳态 清除血液中乳酸的能力强，有效防止酸中毒
4、二花脸猪肝脏糖异生三个关键酶都显著上调 丙酮酸羧化酶（PC） 线粒体磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶（PEPCK-m） 果糖-1,6-二磷酸酶（FBPase）,MR,GR,11-HSD1,11-HSD2,海马 - 下丘脑 - 垂体- 肾上腺（HHPA）轴 海马：GR/MR11-HSD1/2下丘脑：CRH垂体：ACTH肾上腺：皮质醇（酮）,糖皮质激素受体 性状整合调控的候选基因,海马：应激敏感性 肝脏：糖异生 肌肉：能量代谢和肉质 脂肪：脂肪沉积,GR基因的调控！,糖皮质激素受体经典作用途径,GR 信号途径经典核受体途径（GRE or nGRE） 其他转录因子协同途径（不依赖GRE） 染色质重塑协同因子
5、膜受体途径,老基因，新热点 国际医学和表遗传学研究靶点,糖皮质激素受体基因,人类和实验动物 最受关注的药物靶点启动子SNP与复杂性状相关环境和营养的程序化调控表观遗传机制调控转录,猪（cDNA，2006）与抗逆、肉质性状有关受母体营养程序化调控品种间存在显著差异表观遗传机制？,人类 GR 基因启动子结构,大鼠GR 基因启动子结构,(1) Weaver, et al., Nat Neurosci 7: 847-54 (2004) (2) Lillycrop, et al., J. Nutr. 135: 1382-1386 (2005),Rats: DNA methylation and H3K9
6、 acetylation in GR exon 17 promoter are modified by maternal care (1) and maternal protein restriction (2).,有其母（养母）必有其女： 大鼠“好妈妈”、“坏妈妈”，新生仔鼠代养，分为四组； 无论什么遗传背景，好妈妈哺育的雌性后代也成为好妈妈； 伴随海马GR基因表达的改变； 伴随GR表遗传修饰的变化； 这种后天获得的表型可以遗传。,母鼠妊娠期蛋白限饲改变仔鼠肝脏 GR启动子甲基化,J. Nutr. 135: 13821386, 2005.,猪 GR 基因启动子克隆和测序,猪GR基因启动子结构
7、,猪GR启动子的结构和序列与人的同源性高于大鼠与人的同源性。,GR mRNA 5 变体表达具有组织特异性,猪GR第1外显子呈组织特异性表达，表明不同组织采用的启动子有所不同。,GR mRNA 5 变体表达具有品种特异性,Liver,Adrenal cortex,LW,EHL,GR启动子全长甲基化水平总体不存在品种差异,大白猪,二花脸猪,猪GR启动子甲基化水平普遍较低；1517个CpG位点存在组织差异，主要分布于exon1-4之前，1-4,1-5之间，以及1-9,10和1-11之间；肌肉甲基化程度显著高于肝脏及海马。,Color Key,0 0.2 0.4 0.6 0.8 1,某些CpG 位点存
8、在品种差异，并与TF有关,肝脏存在品种差异的位点有2个。涉及的转录因子：GR，sp1，C/EBP,STAT5/6。,背最长肌存在品种差异的位点有6个。涉及的转录因子：sp1, ATF2（组蛋白转移酶）, CREB, MyoD， FOXM1，GR，ZAC-1，sp1, SMAD3/4, CTCF（抑制启动子转录活性）。,转录因子表达和与启动子结合存在品种差异,WB,ChIP,GR启动子组蛋白乙酰化和甲基化,H3K27me3,H3Ac,H3K4me3,H3K9me,猪GR基因3UTR的克隆以及靶向GR的microRNA的筛选,克隆了GR基因3UTR，筛选了10个靶向GR的microRNA，有待功能
9、验证。,母猪妊娠期和哺乳期饲喂高低蛋白日粮,HP,LP,HP,LP,Weaning,Fattening,Gestation & lactation,Sow,35 d,8 mon,= low protein (6%、7%),组织采样,Finisher,Birth,= high protein (12%、14%),Growth & meat quality,Myofiber properties,Gene expression Epigenetic regulation,Weaner,母体日粮蛋白改变断奶仔猪肌肉 GR mRNA 变体的表达,Sequenom MassARRAY DNA 甲基化分析
10、,肝脏GR Exon 1-4 甲基化,1 2 3 4 GAGCGCCAGGGGCAGGGCAGGGTGGAGCTGCGGCAGCCTCCGCCCCCGTCTGCAGCT5 6 GGCAAGCGCTGTCACCTGTGGGGGCGCAAAAGTTCCCTCCCCAAACCCTAAAGCCACA7 8 9 CAGCACAACCTTTCCCCGAGTCACAAAAATCGTAATATGTGCGGCCCAAGGTAGGAGGC10 11 12 13 14 15 TCGGTCCCAAACGTTCCCAAGCCCTCTGGACGCGGCGGGCCGGGGAAGGGGGCTGGG16 17 18 19 20
11、 GAGGGGGCCTCCCGCGCGGACACCCCTCACCGCACGCCCCTCTCTTTGGGGAAGGGCC21 22 23 24 25 ACGTGTTTCCTTCGAGCCGAGGAGGAGGCGCCTAACGGGCACAGCTGGAAGGAGTTTAATGC,肌肉GR Exon 1-4 甲基化,1 2 3 4 GAGCGCCAGGGGCAGGGCAGGGTGGAGCTGCGGCAGCCTCCGCCCCCGTCTGCAGCT5 6 GGCAAGCGCTGTCACCTGTGGGGGCGCAAAAGTTCCCTCCCCAAACCCTAAAGCCACA7 8 9 CAGCACAACCTT
12、TCCCCGAGTCACAAAAATCGTAATATGTGCGGCCCAAGGTAGGAGGC10 11 12 13 14 15 TCGGTCCCAAACGTTCCCAAGCCCTCTGGACGCGGCGGGCCGGGGAAGGGGGCTGGG16 17 18 19 20 GAGGGGGCCTCCCGCGCGGACACCCCTCACCGCACGCCCCTCTCTTTGGGGAAGGGCC21 22 23 24 25 ACGTGTTTCCTTCGAGCCGAGGAGGAGGCGCCTAACGGGCACAGCTGGAAGGAGTTTAATGC,启示和问题,胚胎和新生期营养和应激会改变各组织GR基因
13、的表遗传修饰，从而调控GR表达， 改变生产性能（应激敏感性、肉质等）。关键窗口期的营养和内分泌干扰会产生长期的、甚至可遗传的影响（新的调控或育种方案？）如何通过人工靶向调控GR表达改善猪的生长性能？中国地方猪的营养和品种保护方式值得反思。,Acknowledgement,2004CB117505,39830290, 30430420,Major National Science & Technology Program (2009ZX08009-138B)Special Fund for Agro-scientific Research in the Public Interest (201003011),
