2017-05-04
黄素单加氧酶3（FMO3）具有重要的生物学功能，尤其与三甲胺（TMA）之间的互作研究。如FMO3可减少TMA的氧化作用； FMO3的功能变异可能扰乱TMA，这很可能会增加动脉硬化的风险；在小鼠中也发现FMO3表达差异也改变了TMAO的水平和脂类代谢。饮食是TMA合成的主要决定因素，FMO3的表达及其活性也很大程度上受饮食因素的影响。此外，科学家发现，遗传不是依赖饮食因素， FMO3受饮食因素的调节。
去年10月，中国农业科学院饲料研究所王晶博士在Int. J. Biol. Sci.杂志发表题为Genetic Variant in Flavin-Containing Monooxygenase 3 Alters Lipid Metabolism in Laying Hens in a Diet-Specific Manner的文章，文中用核磁共振仪进行代谢性能分析研究两种喂养不同含量的TMA前体的产蛋鸡，探索遗传突变有关的代谢类型；通过RNA-Seq分析鉴定遗传因素诱导的代谢变化时的基因或者基因通路。
方案设计
挑选144只45周大的产蛋鸡，其中AA型72只，TT型72只。每个基因型的产蛋鸡随机挑选分为两组，一组每天喂食含有低量TMA前体的玉米—豆饼作为基本饮食，另一组每天在基本饮食之外添加21%的含有较高含量TMA前体的菜籽饼。每个处理6次重复，6只鸡为一个处理。
实验结果
1、FMO3遗传突变改变了产蛋鸡的三甲胺代谢
结果表明：1、RM组加重了TMA代谢的负担，引起T329S突变产蛋的鱼臭味；2、T329S突变降低了肝中FMO3将TMA转变成TMAO的能力。3、在喂养中，对TMA前体的代谢响应在基因型之间是不同的。
2、脂类代谢中和FMO3遗传突变相关的直接变化
SM喂养的TT型鸡的血浆比AA型的一般表现出较高水平的脂类和丙酮，较低水平的葡萄糖和TMAO；RM组喂养的AA型鸡相比，RM组喂养的TT型鸡的血浆的代谢响应是不同的，引起了较高水平的葡萄糖，较低水平的脂类（特别是PUFAs）和丙酮。SM喂养组有较高浓度的肝甘油三酯和总胆固醇，RM组有着低浓度血浆的甘油三酯，LDL-胆固醇。
3、饮食喂养方法FMO3遗传突变改变了肝脏的转录组概况
SM组中AA型和TT型之间发现了90个表达差异基因（DEGs），其中在TT型的产蛋鸡中有43个上调基因，47个下调基因。表达模式的遗传差异在RM组中更明显，在TT型产蛋鸡的306个DEGs中，有181个上调基因和125个下调基因。经qRT—PCR验证，T329S明显增加了SM组中5个基因的表达量，这5个基因共同编码涉及脂类代谢或者调控作用的转录本。
4、T329S遗传突变导致脂类代谢相关基因的表达水平的变化
在SM组中，和AA型相比，TT型产蛋鸡的肝中编码和长链PUFA相关的酶的基因的转录本增加了1.5倍还多的。在RM组中，T329S遗传突变引诱和脂类代谢相关的基因表达的变化。数据显示，TT型产蛋鸡中比AA型有更低的血浆脂肪酸和脂类水平。类固醇合成相关的11个基因的表达水平在TT型中也是比较低的。
结论
文章研究了FMO3中T329S遗传突变改变了TMA和脂类代谢对两种不同含量的TMA前体喂养方法的应答反应。数据表明了在饮食喂养方法中，FMO3在TMA代谢和脂质代谢平衡起作用，进一步说明LXR途径和PUFA代谢可能也有涉及。还有，数据显示遗传和饮食因素导致的TMA代谢中的紊乱也改变了产蛋鸡中的脂质代谢。这个发现揭示了异生TMA代谢和脂质平衡的联系，也说明FMO3可能代表了异生物质代谢和脂质代谢交叉的主要调节点。
该研究的高通量测序工作由上海派森诺生物科技股份有限公司完成。
