中国科学家携手探索猪DNA甲基化与肥胖之间奥秘

2012年5月22日，由四川农业大学和深圳华大基因研究院主导，由中、美、英、加等四国共12个单位的50多位研究人员合作完成的研究成果《猪脂肪和肌肉组织的基因组甲基化图谱》（An Atlas of DNA Methylomes in Porcine Adipose and Muscle Tissues）在国际著名学术杂志《自然-通讯》（Nature Communications）上发表。该研究首次构建了猪不同部位脂肪和肌肉组织的DNA甲基化图谱，为预防人类肥胖疾病的发生和促进猪肌肉生长和脂肪沉积这一重要经济性状的研究，奠定了重要的表观遗传学基础。该研究对促进猪作为人类肥胖疾病研究的理想模式动物的发展具有十分重要的意义。

肥胖是引发多种疾病的元凶，已成为世界五大流行性疾病之一，严重危害着人类的健康。预计到2030年，全球大约有58%的成年人可能成为“胖子”，并且世界卫生组织声称每年至少有280万成人死于超重或肥胖。目前，美国每年与肥胖相关的医疗开支高达1470亿美元；此外，中国的肥胖问题也不容乐观，肥胖人口已达3.25亿人。如何有效遏制肥胖症蔓延，已成为世界关注的焦点。

论文的第一作者——四川农业大学李明洲副教授谈到：“目前很多研究人员致力于寻找‘肥胖基因’，但仅依靠DNA序列信息并不能全面地解析肥胖的致病机制。DNA甲基化是表观遗传修饰的一个重要机制，在肥胖发生过程中具有十分重要的作用，因此全面了解DNA甲基化的机制及功能对肥胖及其他疾病研究具有十分重要的意义。”

本研究中，研究人员选取了中外三个不同猪种（长白猪、藏猪和荣昌猪），对DNA甲基化和肥胖之间的关联性进行了系统研究。猪是最接近人类的模式动物，与人类具有相似的代谢功能、心血管系统、成比例的器官大小、出生后棕色脂肪缺乏等特性，且与人类在遗传学上也具有高度相似性，特别是遗传决定的代谢相似性。这使得猪成为研究人类肥胖、糖尿病及其并发症等疾病的最佳模式动物。

由于脂肪和骨骼肌组织在肥胖及其并发症的发病机制中发挥着重要的作用，所以研究人员从猪的不同部位分别采取了8种脂肪组织和2种骨骼肌组织，随后采用MeDIP-seq技术进行了基因组范围内的DNA甲基化分析，共获得1381G的海量数据，成功绘制完成了猪的全基因组甲基化图谱。基于所得结果，他们全面地总结及分析了在不同的品种、性别和组织区域中DNA甲基化的分布及差异性。

论文的共同第一作者——华大基因项目负责人吴红龙指出：“我们发现启动子中不同甲基化区域能够抑制一些已知的肥胖基因和新基因的表达，与肥胖相关表型的变异密切相关。此外，我们还发现肌间脂肪组织的甲基化模式与内脏脂肪组织更加相似，这是首次从表观遗传学角度证明肌间脂肪组织也是导致肥胖风险的一个重要因素，为研究脂肪沉积和肌肉生长的表观遗传学机制奠定了坚实的基础。”

该研究小组还发现，约80%的已知人类肥胖基因和72%的影响猪肉品质的基因都在所定义的甲基化差异区域内，研究分析表明这些基因的甲基化调控模式与已知的生物学功能相一致。此外，本研究还发现了许多与肥胖表型变异有关的新基因。

华大基因执行院长王俊教授指出：“随着表观遗传学的兴起，科研人员已逐渐从分子水平开始解析复杂的临床现象，这为解开生命奥秘及征服疾病带来新的希望。我希望日后能够取得更大的突破，从而为遏制肥胖病蔓延做出积极贡献。”

本论文的共同通讯作者——李瑞强（现北京大学研究员）表示：“本研究将基因组学领域的前沿研究手段和生物信息学分析方法应用到农业经济动物的研究中，其研究成果不仅对于人类医学有一定促进作用，对于农业动物的分子育种也提供了宝贵数据。”

本论文的通讯作者——四川农业大学李学伟教授表示：“本研究为与肥胖相关的生物医学研究提供了宝贵的资源，同时也为挖掘猪重要经济性状的功能基因奠定了重要的分子基础，这对提高猪的分子育种效率，实现猪肉健康生产，保障食品安全具有十分重要的意义。”