在“973”項目的支持下，中國科學院昆明動物研究所研究員王文領(lǐng)導(dǎo)的團隊繼2013年解析山羊基因組揭示羊絨生長的基因基礎(chǔ)之后，近日再次攜手華大基因研究院、澳大利亞聯(lián)邦科學與工業(yè)研究組織等國內(nèi)外機構(gòu)“破譯”了綿羊基因組。至此，所有重要家畜動物的基因組密碼全部告破。
山羊和綿羊是反芻動物的典型代表動物，而瘤胃是反芻動物獨有的消化器官�？茖W家們首次觀測到兩種在反芻動物中發(fā)生特異蛋白結(jié)構(gòu)改變，且僅在瘤胃中特異高表達的結(jié)構(gòu)蛋白。一種是首次報道和命名的毛透明蛋白類似蛋白，另外一種是小脯氨酸豐富蛋白II家族。它們發(fā)揮瘤胃表面基板的作用，通過轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶介導(dǎo)交聯(lián)瘤胃表達的角蛋白，從而構(gòu)成瘤胃壁粘膜層的堅韌的角質(zhì)化表面。與消化吸收密切聯(lián)系的是代謝。研究發(fā)現(xiàn)除了肝臟，反芻動物的皮膚也是重要的脂類代謝器官。綿羊毛囊的皮脂腺分泌、附著在羊毛的羊毛脂占羊毛重量的10-25％。有意思的是，兩個重要脂肪代謝的基因，單酰甘油-O-�；D(zhuǎn)移酶MOGAT2和MOGAT3基因，在反芻動物早期以及隨后在綿羊中進化出了新的重復(fù)基因，在綿羊皮膚中這些基因高度表達。而人體中MOGAT3酶是小腸粘膜細胞通過甘油一酯途徑合成脂肪的關(guān)鍵限速酶，也是重要的肝酶，從未發(fā)現(xiàn)在皮膚中表達。在綿羊中MOGAT2、3基因僅在皮膚中高表達，提示甘油三脂分解生成羊毛脂所產(chǎn)生的甘油一脂，可在皮膚中直接被回收重新生成甘油三脂，這樣就增加了綿羊皮膚中回收甘油骨架的代謝合成效率。這種新基因重復(fù)事件也在溶菌酶基因和妊娠糖蛋白基因家族中反復(fù)上演。說明新基因的產(chǎn)生對反芻動物和綿羊的特殊生物學性狀進化作出了重要貢獻。
中國是世界上最大的養(yǎng)羊大國。目前中國綿羊、山羊總存欄數(shù)約三億只，每年進口約26萬噸羊肉，占世界羊肉總貿(mào)易的20%。但山羊、綿羊基因組解析一直滯后于牛和豬等家畜，嚴重阻礙了山羊、綿羊的遺傳育種和科學研究工作。有鑒于此，2009年王文研究員與華大基因研究院一道發(fā)起了山羊、綿羊基因組解析工作，隨后跟多個國內(nèi)外研究機構(gòu)一道，破譯了山羊和綿羊的基因組，不僅解析了這兩種小型反芻家養(yǎng)動物的一些生物學特性謎題，也為推動山羊、綿羊經(jīng)濟性狀基因的鑒定和新品種的基因組輔助高效育種奠定了重要的基礎(chǔ)。
山羊基因組工作的第一作者是王文實驗室的前博士研究生董揚博士，成果2013年發(fā)表在Nature Biotechnology上；綿羊基因組工作的第一作者是王文實驗室的前博士研究生姜雨博士，成果于近日發(fā)表在美國Science雜志上。
