MRFs基因家族对肉品质的影响

任 霆，郭月英，张 静，赵丽华，靳 烨

（内蒙古农业大学食品科学与工程学院，内蒙古呼和浩特010018）

MRFs基因家族对肉品质的影响

任 霆，郭月英，张 静，赵丽华，靳 烨*

（内蒙古农业大学食品科学与工程学院，内蒙古呼和浩特010018）

肌肉调节因子（MRFs）基因家族编码4种肌肉特异性转录因子，分别是MyoD、MyoG、Myf5和Myf6，它们是控制骨骼肌生成的关键调节因子，共同控制肌肉的生成。研究表明，这些肌肉特异性转录因子与肌肉生长和肉质有着密切的关系。本文就生肌调节因子MRFs家族的结构特性、作用机理及各成员对肉质的影响进行了综述，并对其研究进展及应用前景进行了讨论。

生肌调节因子MRFs家族，基因多态性，肉质

我国是肉类食品生产和消费大国，加之肉类食品又是人们膳食中蛋白质的主要来源，因此，肉的品质受到人们的广泛关注。肉品质的定义在各个国家有所差异，广为接受的是Hofmann[1]的定义，即肉质应考虑感官属性（性状）、技术因素、营养价值、卫生和毒性或食品的安全性等方面。影响肉品质的因素存在于肉品生产的每一个环节当中，包括从品种、饲养（牧场）、屠宰、加工到餐桌，这些环节都会对最终肉制品的质量造成不同程度的影响，其中遗传因素对肉品质起决定作用[2]。遗传因素主要是受到基因的表达调控，因此，认定基因的表达调控对肉品质有重要的影响。

MRFs基因家族是在骨骼肌生成过程中参与分子调控机制的一个重要转录因子家族，它作为调节因子对发生在胚胎发育过程中的骨骼肌形成过程有重要的分子调控作用。MRFs基因家族也控制着肌肉的发育，包括从前体肌细胞的定型、增殖及肌纤维的形成，直到个体出生后肌肉的成熟和功能的完善整个过程[3]。因此，认定MRFs基因家族的表达调控对提高肉的品质有重要的作用。

1 MRFs基因家族简介

肌肉调节因子（muscle regulatory factors，MRFs）基因家族又叫生肌决定因子（myogenic determ ining factor，MyoD）基因家族，是启动和维持骨骼肌细胞分化发育和生长的一个主要调控基因家族。该家族编码4种肌肉特异性转录因子，分别是生肌决定因子（myogenic determ ining factor，MyoD）、肌细胞生成素（myogenin，MyoG）、生肌因子5（myogenic factor 5，Myf5）和生肌因子6（myogenic factor 6，Myf6），它们是控制骨骼肌生成的关键调节因子，共同控制肌肉的生成[4]。

1.1 MRFs基因家族的结构与功能

MRFs基因家族蛋白结构上的最大特点是含有bHLH（basic helix-loop-helix）结构域，从结构上看其属于碱性螺旋-环-螺旋（bHLH）转录因子超家族，是一族核内DNA结合磷酸蛋白。与其他bHLH转录因子超家族中蛋白不同的是MRFs基因家族的碱性结构域内包含一个保守的由三个氨基酸组成的肌肉识别基序，该肌肉识别基序由氨基酸ATK（丙氨酸-苏氨酸-赖氨酸）组成，可以激活肌肉特异的基因表达[5-6]。碱性螺旋-环-螺旋结构域（图1）具有70个氨基酸残基，该结构域由一个能识别并结合E-box的DNA结合域组成，E-box包含启动子部位的CANNTG序列，能增强肌肉型特异性基因活性[7]。如图1所示，Basic

结构域是HLH螺旋结构的延伸，也是这一基因家族蛋白与DNA结合的区域，而HLH螺旋结构则是与许多其他转录因子相互作用的位点，即表达调控区域。MRFs基因家族是一个与肌肉发育分化过程密切相关的转录因子，可激活静止状态的肌肉特有基因与肌肉特有的增强子结合共同促进转录，可促使某些细胞（成纤维细胞、原代培养的成软骨细胞、平滑肌细胞等）向骨骼肌细胞分化[8]。

1.2 MRFs基因家族的生物学特性

MRFs基因家族在骨骼肌肌细胞的决定和分化过程中起着决定性作用，在对肌肉生成有关基因的调节能力上，各成员有其独特的功能，在调节体系上各成员又是相互补充的。这些基因编码碱性螺旋-环-螺旋（bHLH）蛋白，通过调节肌肉分化阶段特异性蛋白的表达来参与肌细胞定向和分化。其中Myf5和MyoD在成肌细胞增殖过程中表达，它们调控肌胚细胞与卫星细胞的增殖，控制体节细胞分化为成肌细胞；MyoG基因能在肌胚细胞向肌细胞分化的过程中调节单个肌胚细胞与肌纤维的融合，使得成肌细胞分化为成熟的骨骼肌细胞，但是MyoG基因的表达又是受MyoD和Myf5基因调控的。同时，认为MyoG又与出生、生长速度、胴体及瘦肉率相关[9]；而Myf6主要在出生后表达，即在肌细胞分化晚期或分化后表达，其调节肌肉分化的能力与MyoG相似。在基因敲除实验中，MyoG基因被敲除，Myf6编码序列替换了MyoG编码序列的小鼠可存活，但其肌纤维数目减少，说明Myf6只能低效弥补MyoG的功能[10]。综合大量实验研究结果，我们可以将MRFs基因家族分为两类。一类是初级MRFs，即MyoD和Myf5，二者具有高度的同源性，其功能上存在部分的重叠。主要是决定增殖的体节细胞定向为生肌细胞系的过程；另一类是次级MRFs，即MyoG和Myf6，其功能是促进定向的细胞（成肌细胞）进行增殖，进一步分化为肌细胞，最终成熟成为肌纤维[11]。

2 MRFs各成员的功能及对肉品质的影响

2.1 MyoD基因

生肌决定因子（myogenic determination gene，MyoD）也称为MyoD1，于1987年由Davis[12]首先分离、克隆，是肌肉调节因子基因家族的重要成员，可使很多其他类型的细胞（如成纤维细胞、脂肪细胞、软骨细胞和神经细胞等）转化为成肌细胞并可促进成肌细胞进一步融合、分化为成熟的肌纤维，起着调控肌肉特性的作用，一直被认为是最重要的成肌转录因子[13]。

2.1.1 MyoD基因的功能 生肌决定因子（MyoD）能够启动一整套的肌形成肌肉特异基因转录程序，即细胞分化过程中基因表达调节机制，在该调节机制中MyoD起着总开关的作用[14]。MyoD基因能够激活肌肉基因转录，使非肌细胞转变为肌细胞，并且控制肌细胞的融合，促进成肌细胞分化为肌管，进而融合为肌纤维，是调控脊椎动物胚胎期肌肉发育过程的主调控因子[15]。

2.1.2 MyoD基因对肉品质的影响 MyoD基因为畜牧生产提供了广阔的应用前景，由于其与肌纤维发育、肌肉色泽、肉质嫩度等方面存在一定的关系，故可作为重要的经济性状候选基因进行研究[16]。MyoD基因对不同动物肌肉的调控存在差别。在对猪的研究中，Knoll等[17]在对猪MyoD基因的内含子1上发现DdeIPCR-RFLP位点，随后继续对该位点与猪的胴体性状进行研究，结果表明，该位点可显著地影响胴体瘦肉率、眼肌面积、皮脂含量、腿臀比例和胴体长度，从而间接影响猪肉品质[18-20]。Verner等[21]报道，猪的MyoD基因多态性与大理石花纹性状具有极显著相关性。Lee等[22]研究显示，猪的MyoD基因不同的单核苷酸多态性影响其基因的表达，并且其在一定程度上对肌纤维特性、瘦肉率及肉质性状存在不同程度的影响。在对牛的研究中，田璐等[23]在3个黄牛和4个杂交肉牛品种中对MyoD基因第二内含子进行检测，发现2个SNP，并发现这两个多态位点对胴体性状（如胴体重、净肉重、高档肉重、眼肌面积等）的影响达到显著或极显著水平，这些性状均与肌肉生长发育有关。黄萌等[24]在3个牛品种MyoD基因外显子3检测到1个错义突变，该位点对肉牛的背膘厚、大腿肉厚的影响差异分别达到极显著和显著水平。在羊方面，李伟等[25]通过建立过表达MyoD基因山羊胎儿成纤维细胞系研究MyoD基因的异位表达研究其在成肌分化中的生物作用，发现MyoD能够诱使成纤维细胞（已分化细胞）向成肌细胞转化，并能够诱导形成相应的肌管。

2.2 MyoG基因

肌细胞生成素（myogenin，MyoG）基因，为近年来人们发现的一种与肌纤维数目有关的基因，它控制肌纤维的形成，在肌肉分化过程中起着关键作用。

2.2.1 MyoG基因的功能 MyoG基因的功能主要集中在以下几点：a.MyoG是骨骼肌分化所必需的正调控因子[26]，它控制着整个肌肉的发育过程，包括从多能胚胎干细胞到中胚层细胞，再定向为成肌细胞，由成肌细胞分化成肌管，进而由肌管融合成为肌纤维的整个过程。b.MyoG是家族中唯一能够在所有骨骼肌细胞中均表达的基因，其功能不可被其他肌肉调节因子所取代，它能够通过抑制细胞生长周期来促进细胞的分化，进而促进骨骼肌发育和成熟。c.MyoG基因作为一种肌细胞特异性转录因子，不但能够调节其自身基因的表达，而且能与生肌因子其他成员相互作用，调节彼此基因的表达[27]。

2.2.2 MyoG基因对肉品质的影响 肌细胞生成素（myogenin，MyoG）基因通过控制成肌细胞的融合和肌纤维的形成来对肌肉的分化作用产生影响，其对脊椎动物肌细胞分化和骨骼肌系统的发育成熟具有重要意义。MyoG基因对不同动物肌肉的调控存在着差别。在对猪的研究中，te Pas等[28]对MyoG基因3’端的SNP进行了Msp I-PCR-RFLP检测，并对个体的遗传效应进行了分析。结果显示，MyoG部分基因型对猪初生重、胴体重、日增重和瘦肉重都有显著影响。Cieslak等[29]的研究结果也证实了该基因3’端的Msp I多态性会影响猪肉产量。在对牛的研究中，赵金红等[30]发现Taq I-PCR-RFLP位点，并对这个位点与牛的胴体性状进行相关分析，结果发现该位点可显著地影响胴体重、净肉重、屠宰率和眼肌面积，这与田璐[23]和黄萌[24]的研究结果相符。王敏强等[31]对黄牛（鲁西牛、渤海黑牛）、牦牛和水牛的MyoG基因外显子1和5′侧翼部分的单核苷酸多态性进行分析，发现普通牛和牦牛群体中，C基因型与牛的生长发育这一重要的产肉性状相关联。在小鼠方面，Hasty[32]的研究表明，MyoG基因敲除的小鼠出生后会发生严重的骨骼肌发育缺陷，说明该基因对骨骼肌的形成有重要的作用，并且发现鼠的MyoG蛋白在肌细胞分化过程中起着中心调节作用。

2.3 Myf5基因

生肌因子5（Myf5）参与了正常骨骼肌纤维的发育，是哺乳动物在胚胎时期调控肌细胞增殖和分化、与肌纤维数量和大小密切相关的调节因子，是该家族在胚胎发育时最早被诱导表达的因子[32]，其表达于成肌细胞的增殖过程中，对哺乳动物胚胎期和出生后肌肉生长发育具有重要作用。

2.3.1 Myf5基因的功能 Myf5的功能一方面体现在Myf5基因在不同肌肉类型的成肌纤维中表达（即时空表达）和其对肌肉分化的作用上。另一方面体现在Myf5基因的分子调控机制上。MRFs基因家族的成员可以自身激活也可以相互激活，只要任一成员被激活，其整个生肌调节网便被启动，从而大量的进行转录和表达，进而形成正常的骨骼肌纤维。

2.3.2 Myf5基因对肉品质的影响 在肌肉的生成过程中，Myf5基因与肌纤维的数量和大小均有关系。在对牛的研究中，Dagmara等[33]对荷斯坦－黑白花杂交牛Myf5基因进行了研究，结果表明Myf5与背部瘦肉率及脂肪之间呈显著相关性。在对羊的研究中，韦宏伟等[34]的研究表明山羊的Myf5基因不同基因型对其个体的管围和体重都有影响。在鸡、鸭方面，孙文浩等[40]对肉鸡采用PCR-SSCP的方法对Myf5基因的遗传多态性进行了研究，结果发现Myf5基因各单倍型组合型对肌纤维密度和肌纤维直径两嫩度指标均有显著性影响。陶志云等[35]对鸭胚骨骼肌MyoD和Myf5发育性变化研究表明，MyoD和Myf5在胸肌和腿肌中的表达量变化均表现出明显的规律性。

2.4 Myf6基因

Myf6基因是由M iner等利用人的Myf6基因cDNA从小鼠基因组文库中分离出来的[36]。Myf6基因主要在最后的成肌细胞分化过程中发挥作用。Myf6基因是脊椎动物胚胎发育过程中骨骼肌发生的主导调节基因，其编码产物可诱导成肌细胞分化融合成肌管，进而促进肌纤维的形成并维持肌肉的表型[37]。

2.4.1 Myf6基因的功能 Myf6基因主要在肌肉生成的早期进行表达，参与次级肌纤维的形成，能够促进成肌细胞向肌肉细胞的分化。Myf6能够促进肌纤维的形成，在维持肌肉表型上发挥了重要的调控作用[36]。在MRFs基因家族中，Myf6是唯一能够存在于成熟神经节中的生肌家族成员，其功能不可替代。另外，Myf6对于MyoD基因的成肌激活作用具有重要的调节能力。

2.4.2 Myf6基因对肉品质的影响 Myf6基因主要在出生后激活并表达，主要通过对卫星细胞与肌纤维的融合作用影响肌肉微结构形成，最终影响肉的品质。在对牛的研究中，汤展毅等[38]克隆了牛的Myf6基因，并利用Western印记、Real-time PCR技术检测Myf6对成纤维细胞的影响。结果表明，稳定转染后的成纤维细胞Myf6蛋白和mRNA的表达量均提高，且达到极显著水平。由此可知，牛Myf6基因可以在成纤维细胞中表达并且有促进成纤维细胞向肌肉细胞分化的功能。在鸡、鸭方面，孙文浩等[39]对肉鸡采用PCR-SSCP的方法分析了Myf6基因不同基因型对胴体和肉质性状的影响，发现Myf6基因的野生型A基因能够改变肌纤维的密度和直径，并且还具有提高胸肌重和腿肌重，降低腹脂重和肌纤维密度等效应。朱春红等[40]的研究结果表明，Myf6基因在高邮鸭和金定鸭的胸肌和腿肌中均有表达，进而说明Myf6基因对其肌肉发育有重要影响。

3 结论与展望

综上所述，结合MRFs家族各成员的功能和已列举的研究成果表明：MRFs基因家族对肉品质的影响在猪、牛、羊、鸡、鸭和小鼠身上都得到了证实，MRFs基因家族对启动和维持骨骼肌细胞分化发育和生长起到主要调控作用，并且与肌纤维的数量和大小均有关系。骨骼肌是肉的主要组成部分，一般占肉用动物体重的50%左右，其生长发育过程受到多种基因表达及调控作用的影响，是一个十分复杂的过程。而MRFs基因家族是骨骼肌生长发育的主调控基因，因此，合理对其家族成员进行调控，可以提高骨骼肌的生长发育能力，这对于今后我们提高肉的品质有重要的指导意义。但是目前大多数的研究都还只是停留在对该家族单个成员作用机理的研究上，并没有对该家族成员进行系统性的分析。因此，在今后的实验研究中我们可以对该家族四个成员进行整体性的分析和研究，从遗传因素的角度上提高肉的品质，这对畜禽产肉力的提高及风味的改善具有重要的意义。

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Effect of myogenic regulatory factors（MRFs） to meat quality

REN Ting，GUO Yue-ying，ZHANG Jing，ZHAO Li-hua，JIN Ye*
（College of Food Science and Engineering，Inner Mongolia Agricultural University，Hohhot010018，China）

The family of Myogenic regulatory factors（MRFs），encodes four kinds of muscle specific transcriptionfactors，including MyoD，MyoG，Myf5 and Myf6. MRFs members play important roles in the regulation of thegeneration of skeletal muscle，which control the myogenesis together. It has been reported that MRFs membershave great correlation with muscle growth and meat quality. Character and action mechanism of MRFs genefamily as well as their member’s effect on meat quality were reviewed. And the potential applications of MRFsgene family were discussed in this paper.

myogenic regulatory factors（MRFs）；gene polymorphism；meat quality

TS201.1

：A

：1002-0306（2014）16-0363-04

10.13386/j.issn1002-0306.2014.16.071

2013－11－11 *通讯联系人

任霆（1987-），女，硕士研究生，研究方向：肉品科学。

国家自然科学基金项目（31160330，31360393，31260378）；内蒙古自然科学基因项目（2011MS1203）。