农业生物技术学报

作者：方钱海, 郭帅, 任红艳, 白文哲, 高斯, 刘雯雯, 陈洪波, 张立苹

单位：1 湖北省农业科学院 畜牧兽医研究所/动物胚胎工程与分子育种湖北省重点实验室,武汉 430064;2 武汉轻工大学 动物科学与营养工程学院/湖北省家畜种业技术创新中心,武汉 430023;3 武汉纽利特生物技术有限公司,武汉 430063

关键词：CRISPR/Cas9技术,硬脂酰辅酶A去饱和酶(SCD),脂肪酸代谢,脂肪沉积,多基因编辑,

基金：国家重点研发计划(2021YFA0805901-4; NK2022010207); 湖北省农业科技创新中心项目(2023-620-000-001-20); 湖北省重点研发计划(2021BBA221); 动物胚胎工程及分子育种湖北省重点实验室开放课题(KLAEMB-2020-03); 武汉市生物育种关键技术攻关及新品种培育科技重大专项(2022021302024853)

脂肪沉积及脂肪酸组成对猪肉品质具有决定性影响,硬脂酰辅酶A去饱和酶(stearoyl-CoA desaturase, SCD)对脂肪酸组成及代谢具有重要的调控作用。目前SCD1和SCD5是包括人类(Homo sapiens)在内的多种脊椎动物中仅有的两种SCD亚型,为明确SCD1和SCD5对猪(Sus scrofa)脂肪酸种类与组成的影响及其作用机制,本研究利用单single guide RNA (sgRNA)和双sgRNA相结合介导的CRISPR/Cas9技术对SCD1及SCD5基因进行定点敲除,筛选获得纯合缺失单克隆细胞系,对其进行脂肪酸含量的检测分析,并检测双基因缺失对脂肪沉积和脂质代谢的影响。结果显示,SCD1及SCD5双基因编辑效率超过70%;SCD1及SCD5双基因缺失降低了其介导的限速反应产物棕榈油酸(C16∶1)和油酸(C18∶1)的相对含量;同时,细胞中多不饱和脂肪酸(polyunsaturated fatty acid, PUFA)的含量显著提高。SCD1和SCD5的缺失还影响了芥酸(C22∶1n9)、二十二碳五烯酸(docosapentaenoic acid, DPA)、二十二碳六烯酸(docosahexaenoic acid, DHA)、二十碳五稀酸(eicosapentaenoic acid, EPA)和亚油酸(C18∶2n6)等脂肪酸的含量;SCD1和SCD5整体缺失后甘油三酯的含量显著降低,影响了脂肪酸合成酶(fatty acid synthase, FASN)、酰基辅酶A合成酶3 (acyl-CoA synthetase long-chain family member 3, ACSL3)等与脂肪酸和脂质代谢相关蛋白的表达。结果表明,SCD对脂肪酸的组成及代谢和脂肪沉积具有重要的调控作用。本研究为猪肉品质改良及肥胖疾病研究提供了细胞模型和参考。

来源：2024年第4期

《农业生物技术学报》期刊编辑部

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