腺苷一磷酸脱氨酶1（AMPD1）基因的研究进展

摘 要：腺苷一磷酸脱氨酶1（adenosine monophosphate deaminase1，AMPD1）是嘌呤代谢过程中的一种重要的酶，它对肉质性状和肉类的风味方面起到重要的作用。本文将对AMPD1基因的作用机制以及近几年国内外有关的研究进展加以综述，为相关研究打下基础。

关键词：AMPD1；肉质性状；研究进展

腺苷一磷酸脱氨酶（Adenosine monophosphatedeaminase，AMPD）是只在真核生物中发现的一种酶，由多基因家族编码，AMPD作为嘌呤代谢过程中一种重要的酶，其在人和鼠上的研究较为深入。Mahnke-ZizelmanDK等报道，AMPD是一个多基因家族，家族成员有3种：AMPD1（rat AMPDA、Human AMPDM），AMPD2（rat AMPD B、Human AMPD L），AMPD3（rat AMPD C、Human AMPDE1/E2），这3个成员是同功异构酶，其氨基酸和核苷酸序列都有一定的保守性。三者表达具有组织特异性：AMPD1在所有的真核生物中都存在，但主要在肌肉组织中表达；AMPD2存在于高等真核生物中，主要在平滑肌、胚胎和肝脏中表达；AMPD3在人和啮齿类动物（如兔和鼠）中存在，主要在血红细胞中表达。本文主要对AMPD1基因的作用机制、定位和研究进展等方面进行综述。

1 AMPD1基因的作用机制

AMPD存在于人和动物的很多组织中，其活性中心有组氨酸残基和色氨酸残基，是嘌呤代谢中的关键酶之一，由多基因家族编码，是嘌呤代谢过程中的一种重要的酶，AMPD1是AMPD多基因家族成员之一。AMPD1基因的作用机制与AMPD酶的作用机制相关联，其过程为：ATP在ATP酶的作用下分解为腺苷二磷酸（adenosinediphosphate，ADP），而后ADP在磷酸激酶的作用下，分解成AMP，AMP再经AMPD酶脱氨生成IMP。IMP是一种鲜味物质，对肉质鲜味影响很大，是构成肌肉鲜味和香味的主要成分之一。近年来，国内外学者大量研究表明，对肉类及制品的鲜味密切相关的有两类物质：一是氨基酸，其中以谷氨酸、甘氨酸效果最为明显；二是核苷酸，其中鲜味最强的是肌苷酸。大量研究表明，肌苷酸和糖蛋白在水中或脂肪中加热能产生明显的肉香味。

2 AMPD1基因的定位

据研究：人AMPD1和AMPD2基因定位于1号染色体，其中AMPD1位于1号染色体1p21-p23，而AMPD3位于11号染色体上；小鼠的AMPD1定位于3号染色体，AMPD3定位于1号染色体；大鼠的AMPD1和AMPD2定位于3号染色体，AMPD3定位于7号染色体；猪的AMPD1定位于4号染色体。人和鼠的AMPD1酶具有很高的核酸序列和蛋白质结构保守性。AMPD1全长约20kb，有16个外显子，15个内含子，人和鼠的该基因编码序列具有88%的相似性，5′端非翻译区具有67%的相似性。确切的说，有关AMPD1基因的研究目前主要集中在人和小鼠上，其他动物上的研究甚少。Sabina等（1990）完成了对人和大鼠的AMPD1基因的克隆和测序；Stratil等（2000）对猪的AMPD1基因进行了克隆测序和定位；Moore等对牛的AMPD1基因进行了cDNA克隆测序；柴丽娟等对鸡的AMPD1基因进行了部分克隆测序，获得了500bp的核酸序列，该序列还没有登录Genebank。

3 AMPD1基因的研究进展

3.1 人AMPD1基因的研究

TaKaYuKi Morisaki（1992）等研究发现缺乏AMPD酶的病人可能引起骨骼肌疾病；RubioJC（2005）等对104名世界级耐力运动员和100名健康的随机选择的非运动员白人的比较研究发现，AMPD1基因的T变异等位基因不削弱运动员的耐力性能；GrossM（1997）对一个健康的德国人群体进行了研究，结果发现AMPD1基因的无义突变C34T与先天性肌肉AMPD酶缺失不同的临床表现存在关联；LohE（1999）等、Kalsi KK（2003）等研究发现AMPD1基因的突变与心力衰竭症的治疗有关联；BinkleyPF（2004）等研究发现AMPD1基因的多态性可能降低心血管疾病的发生率；YazakiY（2004）等对英国病人的研究发现AMPD1基因的C34T 突变对心脏有保护作用；KalsiKK（2005）等研究发现AMPD1基因的C34T变异通过改变心脏的代谢过程而对心力衰竭的病人起到一定的保护作用；CollinsRP（2006）等研究发现AMPD1的C34T基因型对有心肌梗塞病史的心脏病病人的生存有预报作用；MarkD（2005）等以AMPD1基因为侯选基因，分析探讨了AMPD1与胰岛素的关系，试验结果显示AMPD1基因多态性与胰岛素的清除代谢速率存在关联性；WesselsJA（2006）等研究发现AMPD1的C34T变异与氨甲蝶呤治疗风湿性关节炎的效果有一定的关联性；HandBD（2006）等以58名18至35岁的白人女性为研究对象，研究发现AMPD1的C34T多态性与外围脉管局部性缺血对血管扩张的应答反应存在相关性。

3.2 鼠AMPD1基因的研究

MorisakaT（1990）等利用成年鼠大脑组织的cDNA和成年鼠骨骼肌中的cDNA克隆出了AMPD1和AMPD2基因，研究发现：AMPD1和AMPD2在表达上都具组织特异性；IkuoMineo（1990）等以小鼠的骨骼肌为实验材料，经过分析证实小鼠中AMPD1基因的5@端可变剪接供体的产生是由于RNA产物的干预，而且具有组织和时间特异性；IkuoMineo（1991）等对小鼠骨骼肌细胞进行了RNA分离和分析，结果表明：AMPD1两种成熟的转录产物的产生取决于外显子的识别和核质的分配；IchiroHistome（1998）等以鼠心脏组织的MHC-acDNA和人含AMPD1基因的cDNA为材料进行了转移克隆培养，MHC和AMPD1基因同时表达，实验结果表明：MHC和AMPD1基因间存在较大的相关性，AMPD1可连接到MHC上而发生作用。

3.3 鸡AMPD1基因的研究

张学余（2003）等将AMPD1基因作为侯选基因研究发现，在525bp的片段中120位的A→G，355位的A→G的碱基变化仅在泰和乌骨鸡、北京油鸡、茶花鸡肌苷酸含量较高的鸡种中出现，推测这两个位点可能与肌苷酸含量密切相关，并推测该基因可能与体重也存在相关；罗桂芬（2004）等采用单链构象多态性（PCR-SSCP）技术，以隐性白羽肉鸡、白来航蛋鸡和两个地方品种纯系鸡（北京油鸡和三黄胡须鸡）为实验材料，对AMPD1基因进行SNPs检测和基因类型判别。柴丽娟（2004）等根据人和大鼠的AMPD1基因序列设计引物，采用PCR-SSCP技术检测了130只北京油鸡AMPD1基因多态性，分析了不同基因型与北京油鸡肌苷酸含量的关系。柴丽娟（2005）等根据人和大鼠的AMPD1基因序列设计引物对鸡的AMPD1基因进行扩增，在克隆测序的基础上，采用PCR-RF-SSCP技术分析了AMPD1基因在北京油鸡、泰和乌骨鸡、崇仁麻鸡、鹿苑鸡、霞烟鸡和AA鸡6个鸡种中的多态性。结果表明，在供试的6个鸡种中共检测到AMPD1基因的A、B、C3个等位基因，产生AA、AB、AC、BB、BC、CC6种基因型。测序结果发现等位基因B和等位基因A相比存在一个单碱基突变，而等位基因C与等位基因A相比存在11处碱基突变。

3.4 猪AMPD1基因的研究

Stratil（2000）等把梅山猪和皮特兰猪的DNA片段在pUC18质粒载体中进行亚克隆，并进行了测序分析，结果发现两者AMPD1基因外显子7和8以及内含子序列与人类AMPD1基因序列具有部分同源性。对所得的AMPD1基因序列登录到EMBI数据库（登录序列号：AJ242995）；而后对多个猪种（梅山猪、大白猪、长白猪、皮特兰猪、汉普夏猪和杜洛克猪等）利用RsaI内切酶酶切的方法对AMPD1基因的遗传多态性进行了研究，结果发现AMPD1基因在不同猪种中有不同的基因型：AA、AC、CC存在；最后对梅山猪×皮特兰猪和野猪×梅山猪的三个连续杂交群体后代利用CRI-MAP程序构建了猪AMPD1基因的连锁图谱，发现AMPD1基因与NGFB基因紧密连锁。因AMPD1基因图谱中存在影响胴体性状的QTL，所以据此推测AMPD1基因可以作为影响猪胴体性状的侯选基因。

4 问题与展望

人类在AMPD1方面的研究较多，为人类在肌肉、心脏和风湿病等疾病的防治提供了参考依据。在人类研究方面，在AMPD1基因上是否还存在有别其他变异位点影响某些疾病的发生，值得深入探讨。

在动物的研究中，鸡的AMPD1基因全长还没有得到，只有柴丽娟实验获得的500bp的片段，因此，在AMPD1基因中寻找影响鸡肌肉肌苷酸含量的位点的研究上需要进一步扩大样本含量和加大研究的区域，可能更加有意义；在国内，有关研究者对不同鸡种AMPD1基因与肌苷酸含量关系、口感风味方面进行了大量研究，据研究推测，AMPD1基因可能是影响鸡肉肌苷酸的主效基因。通过对AMPD1基因的研究可进一步从分子水平阐明我国地方鸡种特异鲜味机理，为后续研究积累基础数据。

猪AMPD1基因虽然已经定位，也推测了该基因可能与某些胴体性状有关。一般来说，本地猪种肉质口感较外地猪种要优，但是胴体品质却不佳，影响因素很多。所以在对猪的研究方面，我们是否可以假想AMPD1基因在影响胴体品质的同时也在影响着肉质性状，值得我们在原来研究基础上增加猪种类和猪样本含量对其作进一步的研究。而在其他动物上的研究至今还未见报道。牛、山羊和绵羊上等其它动物是否也有此基因产生效应，是一个值得深入研究的问题。