2017-05-04
黃素單加氧酶3（FMO3）具有重要的生物學功能，尤其與三甲胺（TMA）之間的互作研究。如FMO3可減少TMA的氧化作用； FMO3的功能變異可能擾亂TMA，這很可能會增加動脈硬化的風險；在小鼠中也發現FMO3表達差異也改變了TMAO的水平和脂類代謝。飲食是TMA合成的主要決定因素，FMO3的表達及其活性也很大程度上受飲食因素的影響。此外，科學家發現，遺傳不是依賴飲食因素， FMO3受飲食因素的調節。
去年10月，中國農業科學院飼料研究所王晶博士在Int. J. Biol. Sci.雜志發表題為Genetic Variant in Flavin-Containing Monooxygenase 3 Alters Lipid Metabolism in Laying Hens in a Diet-Specific Manner的文章，文中用核磁共振儀進行代謝性能分析研究兩種喂養不同含量的TMA前體的產蛋雞，探索遺傳突變有關的代謝類型；通過RNA-Seq分析鑒定遺傳因素誘導的代謝變化時的基因或者基因通路。
方案設計
挑選144只45周大的產蛋雞，其中AA型72只，TT型72只。每個基因型的產蛋雞隨機挑選分為兩組，一組每天喂食含有低量TMA前體的玉米—豆餅作為基本飲食，另一組每天在基本飲食之外添加21%的含有較高含量TMA前體的菜籽餅。每個處理6次重復，6只雞為一個處理。
實驗結果
1、FMO3遺傳突變改變了產蛋雞的三甲胺代謝
結果表明：1、RM組加重了TMA代謝的負擔，引起T329S突變產蛋的魚臭味；2、T329S突變降低了肝中FMO3將TMA轉變成TMAO的能力。3、在喂養中，對TMA前體的代謝響應在基因型之間是不同的。
2、脂類代謝中和FMO3遺傳突變相關的直接變化
SM喂養的TT型雞的血漿比AA型的一般表現出較高水平的脂類和丙酮，較低水平的葡萄糖和TMAO；RM組喂養的AA型雞相比，RM組喂養的TT型雞的血漿的代謝響應是不同的，引起了較高水平的葡萄糖，較低水平的脂類（特別是PUFAs）和丙酮。SM喂養組有較高濃度的肝甘油三酯和總膽固醇，RM組有著低濃度血漿的甘油三酯，LDL-膽固醇。
3、飲食喂養方法FMO3遺傳突變改變了肝臟的轉錄組概況
SM組中AA型和TT型之間發現了90個表達差異基因（DEGs），其中在TT型的產蛋雞中有43個上調基因，47個下調基因。表達模式的遺傳差異在RM組中更明顯，在TT型產蛋雞的306個DEGs中，有181個上調基因和125個下調基因。經qRT—PCR驗證，T329S明顯增加了SM組中5個基因的表達量，這5個基因共同編碼涉及脂類代謝或者調控作用的轉錄本。
4、T329S遺傳突變導致脂類代謝相關基因的表達水平的變化
在SM組中，和AA型相比，TT型產蛋雞的肝中編碼和長鏈PUFA相關的酶的基因的轉錄本增加了1.5倍還多的。在RM組中，T329S遺傳突變引誘和脂類代謝相關的基因表達的變化。數據顯示，TT型產蛋雞中比AA型有更低的血漿脂肪酸和脂類水平。類固醇合成相關的11個基因的表達水平在TT型中也是比較低的。
結論
文章研究了FMO3中T329S遺傳突變改變了TMA和脂類代謝對兩種不同含量的TMA前體喂養方法的應答反應。數據表明了在飲食喂養方法中，FMO3在TMA代謝和脂質代謝平衡起作用，進一步說明LXR途徑和PUFA代謝可能也有涉及。還有，數據顯示遺傳和飲食因素導致的TMA代謝中的紊亂也改變了產蛋雞中的脂質代謝。這個發現揭示了異生TMA代謝和脂質平衡的聯系，也說明FMO3可能代表了異生物質代謝和脂質代謝交叉的主要調節點。
該研究的高通量測序工作由上海派森諾生物科技股份有限公司完成。
