杜曉明　申惠敏

（長(zhǎng)治市畜牧獸醫(yī)檢驗(yàn)檢測(cè)中心，山西長(zhǎng)治　046000）

黑色素皮質(zhì)素受體1（MC1R）基因與鳥(niǎo)類(lèi)羽色

杜曉明申惠敏

（長(zhǎng)治市畜牧獸醫(yī)檢驗(yàn)檢測(cè)中心，山西長(zhǎng)治046000）

鳥(niǎo)類(lèi)羽色的表型跟黑色素皮質(zhì)素受體1位點(diǎn)有很大關(guān)系，即MCIR（Melanocortin Receptor1，MC1R）。其位點(diǎn)基因不同，羽色也有一定的差異。本文將對(duì)MCIR基因的定位、突變、作用機(jī)理等做出相關(guān)內(nèi)容闡述，并對(duì)其研究方向提出相關(guān)意見(jiàn)。

鳥(niǎo)類(lèi)羽色黑色素皮質(zhì)激素受體1

由于鳥(niǎo)類(lèi)中黑色素種類(lèi)和分布不同，導(dǎo)致鳥(niǎo)類(lèi)羽毛種類(lèi)也多種多樣。黑色素主要分為棕黑色素和真黑色素2種。其中棕黑色素呈紅色和黃色，是一種可溶于堿的顆粒，而真黑色素又包括黑色、褐色2種，相對(duì)于棕黑色素來(lái)說(shuō)不易溶于堿。通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)牛、馬、豬、雞等動(dòng)物的“擴(kuò)展位點(diǎn)E”和“鼠灰色位點(diǎn)A”跟2種色素合成的分布、數(shù)量有很大關(guān)系，其中鼠灰色位點(diǎn)A僅對(duì)鳥(niǎo)類(lèi)毛囊周?chē)兴绊懀鶕?jù)空間、時(shí)間上來(lái)具體決定真黑色素合成情況；而在拓展為點(diǎn)E上的MCIR基因則與毛色有很大的關(guān)系。本文對(duì)MCIR基因做出以下介紹：

1　對(duì)羽色的決定作用

黑色素皮質(zhì)激素受體形式較多，在不同細(xì)胞上所發(fā)揮作用也有所不同，比如在腎上腺皮質(zhì)細(xì)胞、黑色素細(xì)胞或者免疫系統(tǒng)中都有不同特點(diǎn)。一般將存在于黑色素細(xì)胞中的黑色素皮質(zhì)激素受體稱(chēng)為“黑色素皮質(zhì)激素1（MC1R）”，又稱(chēng)“促黑素細(xì)胞激素受體（MSHR）”。Robbins 等人測(cè)定了E座位上攜帶不同等位基因的小鼠的MC1R基因，該基因序列和所編碼受體的藥理學(xué)特性與E座位保持一致，從而證實(shí)了E座位編碼MC1R，淺黑色（Eso-3j）鼠在第二功能域處（第274個(gè)核苷酸位置）有一點(diǎn)突變，產(chǎn)生組成型活性受體；煙色（ETOB）鼠該基因在第一環(huán)處（第206個(gè)核苷酸位置）有一點(diǎn)突變，產(chǎn)生了過(guò)度活性受體。栗色馬的MC1R基因在第83個(gè)密碼子處（第二跨膜功能域內(nèi)）發(fā)生有錯(cuò)交突變，苯丙氨酸代替了絲氨酸。有關(guān)牛上E等位基因、動(dòng)物毛色變化之間的關(guān)系也有相關(guān)內(nèi)容報(bào)道。1996年Takeuchi等人第一次克隆成功雞的MC1R基因，而且證明了MCIR基因被Extendeds black［E］位點(diǎn)編碼。不久發(fā)現(xiàn)雞MCIR基因不同，所影響雞的羽色也有所差異，并對(duì)雞、鼠的相同MCIR基因突變做出相關(guān)探究，發(fā)現(xiàn)所對(duì)應(yīng)的色素變異也有所改變，從而大膽推測(cè)雞、哺乳動(dòng)物之間基因調(diào)節(jié)機(jī)制大體類(lèi)似。Theron等人發(fā)現(xiàn)鵪鶉MCIR基因突變于雞類(lèi)MCIR基因較為相似，而Kerje等人通過(guò)研究也發(fā)現(xiàn) MC1R基因突變與雞羽色變化有很大關(guān)系。這對(duì)基因研究結(jié)果又充分證實(shí)了這一說(shuō)明，即MCIR基因?qū)τ鹕兓⑸睾铣捎泻艽蟮年P(guān)系。

2　突變與表型

通過(guò)對(duì)小鼠遺傳學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，MC1R是獨(dú)特的、雙功能控制受體。它由a-促黑色素皮質(zhì)素激活，其拮抗物為Agouti蛋白，這兩方面影響導(dǎo)致哺乳動(dòng)物表皮顏色發(fā)生了一定變化。隨著近幾年基因工程的不斷發(fā)展，對(duì)MCIR基因研究也有了一定了解，通過(guò)動(dòng)物基因研究也發(fā)現(xiàn)了很多MCIR基因突變現(xiàn)象。而MCIR基因突變也使機(jī)體缺失了一部分功能，比如紅色豚鼠沒(méi)有MCIR基因，表皮顏色很難再發(fā)生變化?；蛘呒t色幾內(nèi)亞豬沒(méi)有MC1R基因，無(wú)形中使機(jī)體一個(gè)蛋白質(zhì)失去活性。而黑白花牛MC1R基因缺失，則使其喪失了皮膚變紅的功能。紅色Norwegian牛和Holstein牛中發(fā)現(xiàn)相同堿基的變化，這也有可能說(shuō)明引起基因突變的原因可能較為類(lèi)似。不過(guò)也有部分動(dòng)物毛色與MCIR基因沒(méi)有多大關(guān)系，比如紅色狐貍，推測(cè)可能狐貍毛色與某些活性蛋白突變有很大關(guān)系。

MC1R基因與雞羽毛顏色變化有很大關(guān)系。比如Thr71Met和 Lys92Glu屬于黑色Rock Cornish雞的一種變異現(xiàn)象，可初步判斷第二跨膜區(qū)的Lys92Glu、Rock Cornish雞的黑色素兩者之間有很大關(guān)系；黑色素氨基酸也由于Lys92Glu發(fā)生了相應(yīng)變化。

Takeuchi 等發(fā)現(xiàn)雞MC1R 基因第 92 位（E/K）的氨基酸突變的存在，對(duì)應(yīng)全黑的羽色，另外第 33 位（C/Y）和第 244 位（L/ P）的突變導(dǎo)致雞全身一致的紅-黃羽色。Theron 等檢測(cè) 4 種野生鵪鶉中的MC1R 基因多態(tài)時(shí)發(fā)現(xiàn)，第92 位 E/K 在全黑羽色鳥(niǎo)的MC1R 基因中至少有一個(gè)等位基因，而全黃羽鳥(niǎo)的MC1R 基因中沒(méi)有檢測(cè)到此等位基因。

3　定位與多肽檢測(cè)

已對(duì)豬的MC1R基因完成定位，通過(guò)PCR-RFLP技術(shù)可檢測(cè)不同品種、不同皮色的豬群的基因。Mariani等人構(gòu)建了豬的6號(hào)染色體圖譜，經(jīng)圖譜分析，將毛色擴(kuò)展座位E定位在6號(hào)染色體的短臂末端，靠近端粒取。Takeuchi S 等確定了雞的 Extendeds black（E）位點(diǎn)為 MC1R 的編碼基因。雞的 MC1R 位于 11 號(hào)染色體上，有 314 個(gè)氨基酸，與哺乳動(dòng)物在 64%的序列上的同源，并且發(fā)現(xiàn)在鼠中一個(gè)引起 MC1R 組成型活性突變，導(dǎo)致全黑毛色的Somber-3J 鼠的 MC1R 的 GIu92Lys 突變?cè)陔u中也存在，并且也對(duì)應(yīng)全黑的羽色。根據(jù)MCIR在雞、鼠中的相同色素合成表現(xiàn)，大致推斷MCIR基因功能調(diào)節(jié)在雞和哺乳動(dòng)物中是相同的。Theron E 等檢測(cè)了四種野生 Bananaguits（香蕉鶴鶉）中的 MC1R 位點(diǎn)的多態(tài)時(shí)發(fā)現(xiàn)：一個(gè)錯(cuò)義突變 GIu92Lys 在全黑羽色鳥(niǎo)的 MC1R 基因中至少有一個(gè)等位位點(diǎn)，而在全黃羽色的鳥(niǎo)的 MC1R 基因中沒(méi)有檢測(cè)到此等位位點(diǎn)。這種方法在雞、鼠中實(shí)現(xiàn)所引起的毛色、羽色變化是相同的，即基因?qū)γ?、羽色均有所控制和影響?/p>

4　作用機(jī)理

通過(guò)基因研究發(fā)現(xiàn)，MCIR基因與擴(kuò)展位點(diǎn)E有很大關(guān)系，屬于G蛋白耦合受體中最小的一個(gè)。Mountjoy等人在體外環(huán)境下擴(kuò)增了兩個(gè)編碼G蛋白耦合受體的亞克隆，這兩個(gè)克隆只在黑色素細(xì)胞和腎上腺皮質(zhì)中得到表達(dá)。發(fā)現(xiàn)它們即為編碼MC1Y基因和ACTH-R（促腎上腺皮質(zhì)激素受體）的基因。從而進(jìn)一步證實(shí)了MC1R為G蛋白耦合受體家族成員之一。MC1R是促黑色素細(xì)胞素（MSH）的受體，它們二者結(jié)合實(shí)現(xiàn)了對(duì)毛色的調(diào)控。促黑色素細(xì)胞激素（MSH）是屬于多肽類(lèi)激素，當(dāng)激素與細(xì)胞膜上的受體（G-蛋白）結(jié)合時(shí)，激活膜上的cAMP酶系統(tǒng)，產(chǎn)生cAMP，進(jìn)一步激活酪氨酸激酶，活化細(xì)胞質(zhì)的粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)及游離核糖體上合成的酪氨酸酶，將酪氨酸催化成多巴胺，這樣隨著多巴胺含量有效釋放黑色素。假設(shè)黑色素細(xì)胞中酪氨酸酶含量較少，那么多巴胺、多巴醌相應(yīng)進(jìn)行轉(zhuǎn)化，從而出現(xiàn)棕黑色素有所增加。同樣，真黑素可通過(guò)過(guò)量的多巴醌、多巴胺來(lái)合成，這樣便會(huì)出現(xiàn)不同毛色、羽色和不同類(lèi)型的動(dòng)物。

5　研究趨勢(shì)

不同哺乳動(dòng)物具有相同MCIR基因所決定的特征已做出相關(guān)介紹，鳥(niǎo)類(lèi)MCIR基因、哺乳動(dòng)物色素調(diào)控機(jī)制有一定的研究關(guān)系，所以對(duì)于MCIR基因?qū)φ嫔財(cái)?shù)量影響來(lái)研究參考文獻(xiàn)

動(dòng)物毛色、鳥(niǎo)類(lèi)羽色、人類(lèi)發(fā)色和膚色等有著重要意義。隨著社會(huì)不斷發(fā)展，技術(shù)的不斷創(chuàng)新，對(duì)MCIR基因認(rèn)識(shí)的不斷提高和研究，其位點(diǎn)檢測(cè)將為動(dòng)物品種資源的利用、保存等方面提供可靠支持和參考。未來(lái)發(fā)展將以先進(jìn)分子生物技術(shù)為導(dǎo)向，結(jié)合基因工程技術(shù)來(lái)共同研究和完善動(dòng)物基因研究，從表型方面又充分了解MCIR基因和用途，將動(dòng)物毛色、鳥(niǎo)類(lèi)羽色作為遺傳標(biāo)記來(lái)進(jìn)行研究，在選擇交配時(shí)可將毛色作為參考依據(jù)來(lái)有效選擇品種，或者為了滿足人類(lèi)愛(ài)好，通過(guò)雜交來(lái)實(shí)現(xiàn)多種毛色，培養(yǎng)出不同顏色、品種的動(dòng)物。

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