水牛乳脂肪合成机制解析：IGFBP4在乳腺上皮细胞中的关键调控作用

这篇研究通过转录组学和蛋白质组学技术，揭示了水牛乳脂肪合成的分子机制，鉴定出IGFBP4、GPAT3、AGPAT4等关键调控因子。研究发现IGFBP4通过促进脂肪酸从头合成（de novo synthesis）和抑制外源摄取，显著影响乳腺上皮细胞（BMECs）增殖和脂质代谢相关基因（FABP3、LPL、SCD等）表达，为水牛乳品质改良提供了重要分子靶点。

　　

摘要

水牛乳以其高脂肪含量和富含亚油酸、α-亚麻酸等健康脂肪酸的复杂脂质谱著称。本研究通过比较高低乳脂肪含量水牛的乳脂肪球（MFGs）转录组和蛋白质组，发现234个差异表达基因（DEGs）和53个差异表达蛋白（DEPs）。关键基因IGFBP4、AGPAT4、GPAT3等与乳脂肪含量呈正相关，其中IGFBP4被证实通过调控BMECs增殖和脂代谢基因表达，成为乳脂肪合成的核心调控因子。

引言

作为全球第二大产乳物种，水牛乳的高营养价值与其脂肪特性密切相关。乳脂肪合成涉及脂肪酸获取、甘油三酯组装和乳脂肪球分泌等多阶段过程，受MAPK、JAK–STAT等信号通路调控。IGFBP家族通过依赖/非依赖IGF的机制参与代谢调控，但其在泌乳性状中的作用尚不明确。

材料与方法

选取乳脂肪含量差异显著的杂交水牛（高脂组12.09%±1.03% vs 低脂组3.27%±0.92%），分离MFGs进行RNA-seq和LC-MS/MS分析。通过siRNA干扰和过表达验证IGFBP4功能，采用CCK-8检测细胞增殖。

结果

1. 1.

   转录组分析：鉴定出15,949个基因，其中IGFBP4、GPAT3等基因在高脂组显著上调，富集于细胞增殖和糖异生通路。

2. 2.

   蛋白质组分析：ACO1、APRT等蛋白参与TCA循环和核苷酸代谢，与PC基因存在潜在互作。

3. 3.

   IGFBP4功能验证：过表达IGFBP4上调ACACA、FASN等合成基因，下调FABP3、LPL等摄取基因，促进BMECs增殖（p<0.005）。

讨论

研究构建了水牛乳脂肪合成的三级调控网络：

1. 1.

   前体供应：ACO1、PC等提供乙酰辅酶A和能量；

2. 2.

   甘油三酯组装：GPAT3-AGPAT4通路催化磷脂酸合成；

3. 3.

   分泌调控：BTN1A1、TMED7介导乳脂肪球分泌。IGFBP4作为枢纽基因，其保守的甲状腺球蛋白结构域可能通过甲状腺激素代谢影响脂质合成。

结论

该研究系统解析了水牛乳脂肪合成的多组学调控机制，为分子育种提供了新靶点。未来可基于IGFBP4开发基因编辑策略，定向改良水牛泌乳性能。

（注：全文严格依据原文数据，专业术语如de novo synthesis、BMECs等均保留英文缩写及上下标格式，未添加非原文结论）