《Poultry Science》：Three alternative promoters govern
PGC-1α expression in chicken and are directly repressed by PPARγ
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本研究针对鸡PGC-1α基因结构及调控机制不清的科学问题，系统鉴定了其三个可变启动子（P1、P2、P3），并首次揭示PPARγ能直接结合并抑制所有启动子活性，在鸡脂肪选育品系中证实了PPARγ与PGC-1α表达的负相关性，为解析禽类能量代谢和脂肪沉积的分子调控提供了新机制。
在生命科学的广阔图景中，能量代谢的精细调控始终是核心议题之一。过氧化物酶体增殖物激活受体γ共激活因子1α（PGC-1α）作为关键的转录共激活因子，如同细胞能量工厂的“总工程师”，与PPARγ、PPARα等多种转录因子相互作用，主导着线粒体生物合成、适应性产热、能量稳态维持等一系列至关重要的生理过程。在哺乳动物中，PGC-1α的功能和调控机制已被广泛研究，其基因表达受多个可变启动子的精密控制。然而，对于全球数量最多的家养物种——鸡而言，其PGC-1α基因的基本结构，例如是否存在可变启动子、产生哪些转录本/蛋白亚型，以及其表达调控网络，长期以来却是一片未知的领域。这种知识空白极大地限制了我们深入理解禽类独特的能量代谢调控机制及其在肉品质形成和脂肪沉积等经济性状中的作用。
为了填补这一空白，来自东北农业大学农业农村部鸡遗传育种重点实验室的研究团队在《Poultry Science》上发表了一项重要研究。研究人员综合利用5′ RACE、双荧光素酶报告基因系统、染色质免疫沉淀、实时定量PCR等关键技术，对鸡PGC-1α基因进行了系统性解析。研究样本包括4周龄Arbor Acres肉鸡的多种组织（如腹部脂肪、心脏、肝脏、肌肉等）以及经过高低腹脂含量双向选育的东北农业大学肉鸡品系在不同周龄的腹部脂肪样本。所使用的细胞模型为本实验室建立的永生化鸡前体脂肪细胞系。
结果1：鸡PGC-1α基因5′末端序列的确定及其可变启动子的鉴定
通过5′ RACE技术，研究人员从六种鸡组织混合RNA中成功鉴定出鸡PGC-1α基因的三个不同的转录起始区，从而发现了三个可变的第一外显子（1a, 1b, 1c）。这三个外显子的使用导致了三个不同的转录本亚型的产生，分别命名为cPGC-1α1、cPGC-1α2和cPGC-1α3。它们通过可变剪接与下游共同的外显子2-13连接。对这三个转录本亚型的克隆测序验证了它们的存在。进一步的生物信息学分析表明，这三个可变第一外显子的上游区域具有启动子的典型特征，因此被定义为三个可变启动子P1、P2和P3。
结果2：鸡PGC-1α可变启动子的功能表征
为了验证这三个推测的启动子区域是否真正具有驱动基因转录的活性，研究人员将它们分别克隆到无启动子的pGL3-Basic荧光素酶报告载体中。在鸡ICP2细胞中进行双荧光素酶报告基因检测发现，P1、P2和P3启动子均能显著激活荧光素酶的表达，其活性分别比空载体对照组高出约27.8倍、3.9倍和6.0倍，证实了它们都具有内在的启动子活性。此外，通过构建一系列5′端截短的启动子片段，研究人员进一步精细定位了各启动子区域内的正性和负性调控元件。
结果3：PPARγ对鸡PGC-1α可变启动子的转录调控
生物信息学分析在三个启动子区域内均预测到了PPAR反应元件的存在。功能实验表明，在ICP2细胞中过表达PPARγ1或PPARγ2均能显著抑制所有三个启动子的报告基因活性。与此一致，过表达PPARγ降低了细胞内源性cPGC-1α总mRNA及其三个亚型（cPGC-1α1, cPGC-1α2, cPGC-1α3）的表达水平；反之，敲低PPARγ则增强了它们的表达。这些结果强有力地证明PPARγ是鸡PGC-1α基因的转录抑制因子。
结果4：PPARγ与鸡PGC-1α可变启动子的直接结合
为了确认PPARγ是否直接结合到这些启动子区域，研究人员利用染色质免疫沉淀技术对鸡腹部脂肪组织进行了分析。ChIP-qPCR结果显示，与对照IgG相比，PPARγ抗体能显著富集所有三个启动子区域内包含预测PPREs的DNA片段。这为PPARγ直接负调控鸡PGC-1α基因转录提供了直接的体内证据。
结果5：鸡PGC-1α转录本亚型的组织表达谱
通过qRT-PCR技术检测4周龄Arbor Acres肉鸡12种不同组织中cPGC-1α各亚型的表达情况，发现它们呈现出显著的组织特异性表达模式。cPGC-1α1（由P1启动子驱动）表达最为广泛，在心脏、肝脏、肾脏、胰腺和腿肌中含量较高；cPGC-1α2（由P2启动子驱动）主要在大脑中特异性高表达；而cPGC-1α3（由P3启动子驱动）则在心脏中表达最高。这表明三个可变启动子可能响应不同的组织特异性信号，从而实现对PGC-1α表达的精细时空调控。
结果6：鸡PGC-1α转录本亚型在脂肪组织发育过程中的表达模式及与PPARγ的相关性
在腹脂含量高低选育的肉鸡品系中，研究人员检测了从1至7周龄腹部脂肪组织中PPARγ和cPGC-1α各亚型的动态表达。结果发现，在高腹脂品系中，PPARγ的表达水平显著高于低腹脂品系；而cPGC-1α总mRNA及其三个亚型的表达则在低腹脂品系中普遍更高。相关性分析进一步揭示，PPARγ的表达与cPGC-1α各亚型的表达均呈显著的负相关。这一体内研究结果与细胞水平的结论相互印证，提示PPARγ对PGC-1α的抑制作用可能在鸡的脂肪沉积调控中扮演重要角色。
结论与意义
本研究首次系统阐明了鸡PGC-1α基因受三个可变启动子（P1, P2, P3）调控的分子基础，并颠覆性地发现PPARγ直接抑制而非激活所有这些启动子的活性，这与哺乳动物中的报道相反，揭示了物种特异性的调控机制。研究不仅鉴定了三个新的鸡PGC-1α蛋白亚型（cPGC-1α1, cPGC-1α2, cPGC-1α3），还通过组织表达谱和脂肪发育模型，揭示了PPARγ-PGC-1α调控轴与鸡腹脂沉积的负相关性。该研究填补了禽类PGC-1α研究的重要空白，为深入理解禽类能量代谢、脂肪发育的转录调控网络提供了关键理论依据，对通过分子育种手段改善鸡肉品质和减少腹脂沉积具有重要的潜在应用价值。
