鸡TCF21基因调控前脂肪细胞分化的机制研究

Preadipocyte differentiation is orchestrated by a fine regulatory network composed of multiple transcription factors. In mice, the transcription factor TCF21 expressed specifically in white preadipocytes, implying that TCF21 potentially plays an important role in preadipocyte differentiation. To date, the role of TCF21 and how it regulates preadipocyte differentiation remain unknown in chickens. In the current project we aim to investigate the effects of TCF21 on preadipocyte differentiation, if lipid droplet deposition and adipogenic marker gene expression will be disturbed by gene over-expression, knockdown and knockout techniques. Next, we will screen the target genes of TCF21 by ChIP-Seq; verify the function of proteins interacted with TCF21 by IP-MS; identify cellular signaling pathways in which TCF21 regulates preadipocyte differentiation by cignal finder reporter assay kit; and assay the DNA methylations levels of TCF21 gene in the adipose tissues of lean and fat chicken lines. Combining all these approaches, the regulatory mechanism of TCF21 on chicken preadipocyte differentiation will be clarified.

前脂肪细胞的分化是由多个转录因子组成的一个精细调控网络所控制的。小鼠上的研究表明，转录因子TCF21在白色前脂肪细胞中特异表达，暗示其可能在前脂肪细胞分化过程中扮演重要角色。鸡TCF21基因对前脂肪细胞分化的影响和调控机制尚不明确。本项目拟采用基因过表达、干扰及敲除技术，观察脂滴沉积和前脂肪细胞分化标志基因表达水平等的变化，明确鸡TCF21基因对前脂肪细胞分化的影响；随后，利用ChIP-Seq技术筛选TCF21的靶基因，并开展候选靶基因的鉴定工作；利用IP-MS技术筛选TCF21的互作蛋白，并进行验证和功能分析；利用细胞通路筛选阵列试剂盒鉴定TCF21调控前脂肪细胞分化所参与的细胞信号通路；比较高、低脂系鸡只腹部脂肪组织中TCF21全基因的甲基化程度。通过上述研究，揭示鸡TCF21基因调控前脂肪细胞分化的机制。

选育专门化低脂肉鸡品系是世界范围内肉鸡育种重要的奋斗目标之一。要解决肉鸡体脂过度沉积的问题，需要从根本上了解鸡脂肪组织生长发育的分子遗传学基础。脂肪组织生长发育的细胞学基础是脂肪生成，即脂肪细胞数量的增多和体积的增大。脂肪生成的关键环节之一是前脂肪细胞分化为成熟脂肪细胞。鉴定脂肪生成相关转录因子，明确其在前脂肪细胞分化中的功能和作用机制是当前脂肪生物学研究的热点。小鼠上的研究表明，转录因子TCF21在白色前脂肪细胞中特异表达，暗示其可能在前脂肪细胞分化过程中扮演重要角色。然而，TCF21对鸡前脂肪细胞分化的影响和调控机制尚不明确。.在本项目中，我们利用RT-qPCR、Western blot、过表达、RNAi等方法研究了鸡TCF21基因的表达规律及在前脂肪细胞分化中的基本功能，发现高脂系肉鸡腹部脂肪组织中TCF21 mRNA和蛋白的表达水平显著高于低脂系肉鸡；成熟脂肪细胞中TCF21 mRNA和蛋白的表达水平显著高于前脂肪细胞；在鸡前脂肪细胞分化过程中，TCF21 mRNA和蛋白表达水平显著上升；过表达/干扰TCF21基因促进/抑制鸡前脂肪细胞分化。在此基础上，我们利用ChIP-seq、RNA-seq、ChIP-qPCR、RT-qPCR、IP/MS、荧光素酶报告基因等技术研究了鸡TCF21基因调控前脂肪细胞分化的分子机制，发现TCF21通过直接上调HTR2A基因的表达并激活MAPK/JNK信号通路来促进鸡前脂肪细胞分化；DDX3X和ANXA2是TCF21的潜在互作蛋白；TCF21基因在7周龄高、低脂系肉鸡腹部脂肪组织中的差异表达主要与其启动子-1500至-1000 bp区域的DNA甲基化水平有关。这些研究成果不但有助于揭示鸡脂肪组织生长发育的分子机制，而且有望应用于低脂肉鸡的分子设计育种中，因此具有良好的应用前景。