鸡糖类营养转运蛋白基因的表达调控网络构建

各种营养物质转运蛋白基因的表达直接影响着肠道营养吸收功能的实现。申请人前期的基因芯片研究获得了鸡肠道营养转运蛋白基因的表达谱，其中多个高表达的糖类营养转运蛋白对营养吸收和饲料转化率有较大影响。这些基因的功能已经研究清楚，但它们的时空表达是被哪些转录因子所调控，这些因子之间的相互作用如何影响糖类营养转运蛋白基因的表达，最终如何影响营养吸收还是一个很大的未知领域。本项目旨在及时利用前期研究的成果，通过构建鸡糖类营养转运蛋白的基因调控网络对这类基因表达调控的分子机制进行深入的研究。拟用基因芯片数据来构建糖类营养转运蛋白顺式作用元件基因调控网络，通过网络扰动等研究方法来验证网络中节点的真实性，分析基因调控网络中各基因之间的相互作用，阐明基因网络对营养变化的动态应答机制。本项目的实施不但在鸟类肠道营养吸收的分子调控机理研究方面有着重要的理论意义，而且可以为提高饲料转化率为目的的选育实践提供理论依据。

各种营养物质转运蛋白基因的表达直接影响着肠道营养吸收功能的实现。项目前期基因芯片的研究获得了多个高表达的糖类营养转运蛋白对营养吸收和饲料转化率有较大影响。这些基因的功能已经研究的较为清楚，但它们的时空表达是被哪些转录因子所调控，这些因子之间的相互作用如何影响糖类营养转运蛋白基因的表达，最终如何影响营养吸收还是一个很大的未知领域。本项目通过构建鸡糖类营养转运蛋白的基因调控网络对这类基因表达调控的分子机制进行深入的研究。用基因芯片数据来构建糖类营养转运蛋白顺式作用元件基因调控网络。本研究设计了过表达转录因子造成网络扰动，在细胞中分析网络扰动带来的下游糖转运蛋白基因的表达变化，从而验证网络中节点的真实性，分析基因调控网络中各基因之间的相互作用，阐明基因网络对营养变化的动态应答机制。.本研究通过分析鸡肠道表达数据得到SGLT1、GLUT2和GLUT5这三种小肠上皮细胞中主要表达的糖转运蛋白。进一步对这些基因的5’ 上游调控区域分析，找出4个对其表达有较大影响的转录因子USF1、CDX1、GATA2和GATA3。通过构建这4种转录因子的真核表达载体，在鸡小肠上皮细胞中过量表达转录因子，然后分析了受其调控的3个主要的糖类营养转运蛋白基因的表达变化。结果分析得出了3个单糖转运蛋白的调控局部网络，分析获得了6个确认的调控顺式元件。转录因子USF1上调表达SGLT1和GLUT2基因。其中，USF1在GLUT2基因的5’调控区-494区域处有一个具有显著正调控作用的结合位点，该位点的变异将导致USF1调控GLUT2表达的显著变化。GLUT2基因显著的上调表达将会直接促进到肠道单糖营养的吸收。转录因子GATA3对GLUT2和GLUT5在不同的结合位点均有上调表达的效应。转录因子GATA2则负调控GLUT2基因的表达。这些糖转运蛋白和其转录因子共同构成了一个动态的调控网络结构，该结构揭示了网络中调控关系及最终对小肠吸收功能的影响。.项目获得的结果在鸟类肠道营养吸收的分子调控机理研究方面有着重要的理论意义。同时，我们正在对这些顺式作用元件采用CAS9的基因编辑技术进行研究，为将来获得更高饲料转化率的家禽品种提供直接的分子理论依据。