《Food Bioscience》：Integrated Metabolomics and Transcriptomics Analyses Elucidate Functional Pathways and Candidate Genes Linked to Cholesterol Content in Pork
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本研究通过整合代谢组与转录组分析，系统解析高/低胆固醇含量猪肉的分子调控网络，发现糖酵解/磷酸戊糖途径增强、氨基酸转氨激活及甘油磷脂代谢重塑共同调控骨骼肌胆固醇水平，为低胆固醇猪肉育种提供新靶点。
胆固醇作为猪肉中重要的脂质成分，其含量不仅直接影响肉品的营养价值，更与心血管疾病风险密切相关。随着消费者健康意识的提升，如何平衡猪肉风味与胆固醇含量已成为畜牧业的重点课题。然而，当前关于猪肉胆固醇积累的分子机制研究仍较匮乏，这限制了低胆固醇猪肉品种的选育进程。
为系统解析胆固醇调控网络，南京农业大学研究团队在《Food Bioscience》发表了题为"Integrated Metabolomics and Transcriptomics Analyses Elucidate Functional Pathways and Candidate Genes Linked to Cholesterol Content in Pork"的研究论文。该研究通过对阉割大白猪背最长肌的高、低胆固醇组进行多组学整合分析，揭示了糖代谢、氨基酸代谢与甘油磷脂代谢协同调控胆固醇合成的分子图谱。
研究采用高效液相色谱法测定胆固醇含量，基于LC-MS/MS技术进行非靶向代谢组学检测，通过RNA-seq获取转录组数据，并运用加权基因共表达网络分析（WGCNA）构建表型-分子关联网络。实验样本来自吉林长岭猪场的218头190日龄阉割大白猪，最终筛选36头个体建立高胆固醇组（HCHO）和低胆固醇组（LCHO）进行比较分析。
3.1 表型特征分析
HCHO组胆固醇含量显著高于LCHO组（48.36±2.82 vs 35.85±1.75 mg/100g），同时眼肌面积显著减小（53.37±6.26 vs 62.58±8.54 cm2），pH值降低（5.24±0.14 vs 5.38±0.24），滴水损失减少（1.34±0.34% vs 1.75±0.56%），而肌内脂肪含量无显著差异。
3.2 差异代谢物鉴定
共鉴定到314个差异积累代谢物（DAMs），其中糖酵解中间产物（3-磷酸-D-甘油酯、D-果糖-6-磷酸等）和甘油磷脂类在HCHO组显著上调，而氨基酸衍生物和二肽类普遍下调。KEGG富集显示DAMs主要富集于磷酸戊糖途径、泛酸-CoA生物合成等通路。
3.3 代谢物WGCNA分析
Turquoise模块与胆固醇含量相关性最强，包含6-磷酸-D-葡萄糖酸酯、葡萄糖-1-磷酸等糖代谢物以及磷脂酰胆碱等甘油磷脂。该模块代谢物主要参与组氨酸代谢、果糖甘露糖代谢等通路。
3.4 差异表达基因分析
发现766个差异表达基因（DEGs），其中317个上调、449个下调。GO分析显示DEGs涉及细胞外基质形成、胶原纤维组织等过程，KEGG富集于PI3K-AKT信号通路、ECM-受体相互作用等。
3.5 转录组WGCNA分析
Lightyellow和Greenyellow模块与胆固醇含量密切关联，核心基因包括IGBP1、ADCY2等。模块基因显著富集于丙酮酸代谢、胰高血糖素信号通路等。
3.6 多组学关联分析
糖代谢物与NHERF1、PERM1等基因表达显著相关，氨基酸代谢物与BCAT1、SLC7A8关联密切，甘油磷脂则与TRIM68、PNCK等基因存在调控关系。
3.7 基因功能验证
细胞实验表明过表达PERM1可显著降低胆固醇水平，而过表达BCAT1则促进胆固醇积累，证实这两个基因在胆固醇代谢中的关键作用。
研究结论表明，胆固醇积累与三大代谢网络重构密切相关：糖酵解/磷酸戊糖途径的增强为胆固醇合成提供乙酰辅酶A和NADPH；氨基酸转氨作用的激活通过生成α-酮酸间接促进胆固醇合成；甘油磷脂代谢重塑则影响胆固醇的运输和储存。特别值得注意的是，胆固醇水平与肉品质指标存在显著关联——高胆固醇肉样虽具有更好的保水性，但伴随眼肌面积减小和pH值下降，这提示胆固醇代谢与肌肉发育存在内在拮抗。
该研究首次绘制了猪肉胆固醇代谢的多组学调控图谱，不仅为理解胆固醇影响肉品质的机制提供新视角，更为通过分子育种策略培育低胆固醇猪肉品种奠定了理论基础。研究揭示的PERM1、BCAT1等关键靶点，以及糖代谢-胆固醇合成轴的核心通路，将为畜牧业的精准育种和营养调控提供重要依据。
