PLIN2在油酸诱导延边黄牛骨骼肌细胞向脂肪细胞分化的作用及其机制研究

Lipids in skeletal muscle depend on the accumulation of preadipocyte and adipocyte. The adipocyte are formed in part by a large accumulation of lipid in muscle cells and stored in the cytoplasm in the form of lipid droplets. In our previous study we found that bovine preadipocyte and formed lipid droplets and the PLIN2 (Perilipin 2) was highly expressed in bovine satellite cells when lipid droplets formed. Lipid droplets surface protein in lipid hydrolysis and synthesis process plays a very important role. PLIN2 is found associated with intracellular lipid droplets in a variety of cells and tissues that store or synthesize lipids. However the mechanisms involved in the lipid accumulation of PLIN2 in bovine sketetal muscle are not well understood. In this study, we using gene over expression and RNA interference technology, to research on the effect of PLIN2 in transdifferentiation and lipid droplets synthesis in bovine satellite cells. And using quantitative real-time PCR detection PLIN2 influence gene expression regulated lipid metabolism. Then the proteomics analysis tools is used to screen the differentially expressed proteins during lipid droplets synthesis in the PLIN2 gene over expressed or PLIN2 gene silenced bovine satellite cells, and to build PLIN2 related regulation protein signal pathway. The results help to reveal the mechanism of PLIN2 regulate lipid dorplets formation in satellite celss, and for the use of molecular nutrition means regulation the synthesis of oleic acid in beef cattle lipid manipulation provides the theories foundation.

肉牛骨骼肌是机体利用脂质的非常重要的组织，和肌内大理石花纹的形成密切相关。骨骼肌中的脂质是前脂肪细胞分化和肌肉细胞大量蓄积脂质并以脂滴形式储存于胞浆而形成，脂滴表面蛋白在肌内脂质水解和合成过程中起着十分重要的作用。前期研究发现，油酸可促进延边黄牛骨骼肌卫星细胞和前脂肪细胞分化并形成脂滴，同时高表达PLIN2基因。PLIN2作为骨骼肌最主要的脂滴表面蛋白，是如何应对肉牛骨骼肌中的脂质累积目前尚不清楚。因此，本项目通过基因过表达和干扰技术，研究PLIN2在油酸诱导的延边黄牛骨骼肌卫星细胞成脂分化和脂滴形成中的作用；利用蛋白组学方法，寻找PLIN2基因过表达或干扰牛骨骼肌卫星细胞在诱导分化与脂滴形成过程中发生变化的蛋白，建立与PLIN2相关的蛋白信号通路。研究结果有助于揭示PLIN2调节骨骼肌卫星细胞成脂分化和脂滴形成的机制，为利用分子营养学手段调控肉牛肌内脂质代谢提供重要的理论依据。

骨骼肌和脂肪组织发展经常有互惠关系，骨骼肌卫星细胞可通过成脂转分化因子的异位表达而诱导分化为成熟的脂肪细胞。脂肪细胞的主要组成细胞是泡沫细胞，泡沫细胞是由于肌肉细胞大量蓄积脂质并以脂滴的形式储存于胞浆而形成，PLIN2作为主要的围脂滴蛋白之一，通过抑制脂肪细胞TAG水解酶与脂滴表面的接触而充当脂滴的屏障保护剂，控制骨骼肌中适当的脂质储存。油酸（OA）作为牛肉中最具代表性的单不饱和脂肪酸，在调节脂质代谢和肌内大理石花纹形成过程中具有重要的作用。本实验室前期研究发现，油酸可促进延边牛骨骼肌卫星细胞和前体脂肪细胞的脂滴形成，显著提高PLIN2基因表达水平。基于此，本研究利用建立的延边牛骨骼肌卫星细胞为研究模型，通过添加油酸研究其对骨骼肌卫星细胞成脂分化的影响，为研究油酸引起延边牛骨骼肌卫星细胞成脂分化途径的分子调控机制提供分子理论依据，同时利用转录组学和蛋白质组学技术，为进一步阐释PLIN2基因在成脂过程中的分子机制提供基础材料。.研究结果表明： 筛选的最佳浓度油酸可诱导PLIN2基因高效表达，协同促进C/EBPα、C/EBPβ、SREBP1和PPARγ等成脂转化因子的表达，可显著增加延边牛骨骼肌卫星细胞脂滴和甘油三脂的积累，促进脂联素的胞外分泌；RNA-Seq分析得到13951个差异表达基因主要富集在AMPK信号通路、PPAR信号通路、脂肪酸代谢通路上。PLIN2基因存在于PPAR信号通路中，表达受PPARγ的调控，与MMP1、SORBS1、CD36之间在分子功能上存在着主要相关性。在干扰了PLIN2基因的功能后，脂滴和甘油三酯生成量差异不显著，脂联素显著下降，SPART、ALB和LPCAT2蛋白相继被激活，ALB蛋白表达上调而LPCAT2、SPART蛋白表达下降。本研究为油酸引起延边牛骨骼肌卫星细胞成脂分化的过程提供了一定的理论依据，也为利用分子营养学手段调控肌内脂肪沉积提供了基础材料。