The avian uncoupling protein (avUCP) is a member of the mitochondrial transporter superfamily that uncouples proton entry in the mitochondrial matrix from ATP synthesis. The sequencing analysis method was used to identify nucleotide polymorphisms within the avUCP gene in Korean native chicken (KNC). This study identified ten single nucleotide polymorphisms (SNPs) in the avUCP gene. We analyzed the SNPs of the avUCP gene to investigate whether polymorphism in the gene might be responsible for quantitative variations in economic traits in KNC. Three significant polymorphic sites for economic traits were avUCP C+282T (mean body weight, p<0.05), avUCP C+433T (daily percent lay, p<0.05), and avUCP T+1316C (daily percent lay, p<0.05). The frequency of each SNP was 0.125 (C+282T in avUCP gene exon 1 region), 0.150 (C+433T in avUCP gene intron 1 region), and 0.15 (T+1316C in avUCP gene exon 3 region), respectively. Among the identified SNPs, one pair of SNPs (genotype CC, C+282T and TT, avUCP C+433T) showed the highest daily percent lay (p<0.05) and mean body weight (p<0.05) and the frequency was 0.067. This study of the avUCP gene could be useful for genetic studies of this gene and selection on economic traits for KNC.
The UCPs are members of the mitochondrial inner membrane transporter family, present in the mitochondrial inner membrane. Their main function is increasing the energy expenditure via diminishing the resulting production of ATP from mitochondrial oxidative phosphorylation instead of yielding dissipative heat. They are associated with the metabolism of fat and regulation of energy expenditure. The UCP gene can be viewed as the candidate gene for chicken fatness. In the present study, RT-PCR and Northern Blot methods were developed to investigate the expression of the UCP gene in ten tissues including heart, liver, spleen, lung, kidney, gizzard, intestine, brain, breast muscle and abdominal fat of chicken. The results of both RT-PCR and Northern Blot methods showed that the UCP gene expressed specific in breast muscle. The expression levels of UCP gene in breast muscles from egg-type and meat-type chickens of hatching, 2, 4, 6 and 8 wk of age were detected by RT-PCR assay and results showed that the expression levels of UCP gene were related to breeds. Expression level of UCP gene in layers was higher than that in broilers at various weeks of age except at 6 wk. The UCP gene's expression was higher at 6 wk and had no significant difference among other weeks of age in broilers; in layers the expression level of UCP gene had no significant difference among weeks of age. The experiment results also showed that insulin could increase the expression level of UCP gene by 40% compared with control group.
Objective: Uncoupling protein 3 gene (UCP3) is a candidate gene associated with the meat quality of pigs. The aim of this study was to explore the regulation mechanism of UCP3 expression and provide a theoretical basis for the research of the function of porcine UCP3 gene in meat quality. Methods: Bisulfite sequencing polymerase chain reaction (PCR) and quantitative real-time PCR (Q-PCR) were used to analyze the methylation of UCP3 5′-flanking region and UCP3 mRNA expression in the adipose tissue or skeletal muscle of three pig breeds at different ages (1, 90, 210-day-old Putian Black pig; 90-day-old Duroc; and 90-day-old Dupu). Results: Results showed that two cytosine-guanine dinucleotide (CpG) islands are present in the promoter region of porcine UCP3 gene. The second CpG island located in the core promoter region contained 9 CpG sites. The methylation level of CpG island 2 was lower in the adipose tissue and skeletal muscle of 90-day-old Putian Black pigs compared with 1-day-old and 210-day-old Putian Black pigs, and the difference also existed in the skeletal muscle among the three 90-day-old pig breeds. Furthermore, the obvious changing difference of UCP3 mRNA expression was observed in the skeletal muscle of different groups. However, the difference of methylation status and expression level of UCP3 gene was not significant in the adipose tissue. Conclusion: Our data indicate that UCP3 mRNA expression level was associated with the methylation status of UCP3 promoter in the skeletal muscle of pigs.
Background: Uncoupling proteins 2 (UCP2) plays an important role in energy regulation, previous studies suggested that UCP2 is an excellent candidate gene for human obesity and growth-related traits in cattle and chicks. The current study was designed to detect the genetic variation of UCP2 gene, and to explore the association between polymorphism of UCP2 gene and growth, carcass and meat quality traits in rabbits. Results: A synonymous mutation in exon 1 and four variants in the first intron of the UCP2 gene were identified by using PCR-sequencing. The synonymous mutation c.72G>A was subsequently genotyped by MassArray system (Sequenom iPLEXassay) in 248 samples from three meat rabbit breeds (94 Ira rabbits, 83 Champagne rabbits, and 71 Tianfu black rabbits). Association analysis suggested that the individuals with AA and AG genotypes showed greater 70 d body weight (P < 0.05), 84 d body weight (P < 0.01), ADG from 28 to 84 days of age (P < 0.05), eviscerated weight (P < 0.01), semi-eviscerated weight (P < 0.01) and semi-eviscerated slaughter percentage (P < 0.05), respectively. Additionally, the individuals with AA and AG genotype had a lower pH value of longissimus muscle (P < 0.01) and hind leg muscle (P < 0.05) after slaughter 24 h. Conclusions: These findings indicated that UCP2 could be a candidate gene that associated with growth performance, body composition and meat quality in rabbits, and this would contribute to advancements in meat rabbit breeding practice.
Obesity results from a combination of genetic, environmental, and behavioral factors. Uncoupling proteins (UCP) are members of the larger family of mitochondrial anion carrier proteins (MACP). UCP separates oxidative phosphorylation from ATP synthesis with energy dissipated as heat, also referred to as the mitochondrial proton leak. UCP facilitates the transfer of anions from the inner to the outer mitochondrial membrane and the return transfer of protons from the outer to the inner mitochondrial membrane. Therefore, we investigated the genotype for the G>A polymorphism at the position -866 of UCP2 gene in Koreans and compared genotype of patients with control group. 50 patients (Male 22, Female 28), who previously underwent type 2 diabetcs (T2DM) and 30 controls (Male 14, Female 16) participated in this study. There was a weak significant association between -866 G>A polymorphism in UCP2 gene and T2DM. The present study shows that UCP2 -866 G>A polymorphism may not be associated with the pathogenesis of T2DM as opposed to the previous reports in other countries. Further studies with larger population may be needed for the development of diagnostic methods at genetic level such as DNA chip.
The full-length cDNA of grass carp (Ctenopharyngodon idellus) and silver carp (Hypophthalmichthys molitrix) uncoupling protein 2 (UCP2) was obtained from liver. The grass carp UCP2 cDNA was determined to be 1152 bp in length with an open reading frame that encodes 310 amino acids. Five introns (Intron 3, 4, 5, 6 and 7) in the translated region, and partial sequence of Intron 2 in the untranslated region of grass carp UCP2 gene were also obtained. Gene structure comparison between grass carp and mammalian (human and mouse) UCP2 gene shows that, the UCP2 gene structure of grass carp is much similar to that of human and mouse. Partial UCP2 cDNA sequences of bighead carp (Aristichthys nobilis) and mud carp (Cirrhinus molitorella), were further determined. Together with the common carp (Cyprinus carpio) UCP2 sequence from GenBank (AJ243486), multiple alignment result shows that the nucleotide and amino acid sequences of the UCP2 gene, were highly conserved among the five major Chinese carps that belong to four subfamilies. Using beta-actin as control, the ratio UCP2/beta-actin mRNA (%) was determined to be $149.4{\pm}15.6$ (common carp), $127.4{\pm}22.1$ (mud carp), $96.7{\pm}12.7$ (silver carp), $94.1{\pm}26.8$ (bighead carp) and $63.7{\pm}16.2$ (grass carp). The relative liver UCP2 expression of the five major Chinese carps, shows a close relationship with their food habit: benthos and detrituseating fish (common carp and mud carp) > planktivorious fish (silver carp and bighead carp) > herbivorious fish (grass carp). We suggest that liver UCP2 might be important for Chinese carps to detoxify cyanotoxins and bacteria in debris and plankton food.
Uncoupling protein(UCP)은 갈색 지방세포에서 특이적으로 발현하고 있으며 복잡한 세포의 열 생산 작용에 관여한다고 알려져 있다. 본 연구는 한국 재래 닭 집단의 UCP 유전자 내에 존재하는 SNP를 검출하였다. 한국 재래 닭 집단의 UCP유전자 exon 3지역의 염기서열 분석 결과 1316 bp에서 T염기가 C염기로 치환되어짐을 확인하였다. T+11316C 지역의 PCR-RFLP 분석을 위해 제한효소 Afl III를 사용하였다. 한국 재래닭 집단내 유전자형 빈도는 TT가 0.7875, TC가 0.1875 그리고 CC가 0.025로 검출되었으며 대립유전자의 빈도는 T가 0.881 그리고 C가 0.119로 나타났다. 또한 검출된 SNP가 경제형질에 미치는 영향을 분석한 결과 한국 재래 닭 집단의 T/T 유전자형과 C/C유전자형에서 일당 산란율에서 통계적으로 유의한 차이가 있음을 확인하였다. 본 연구의 결과는 향후 더 많은 UCP 유전자와 관련된 연구와 한국 재래 닭의 육종 전략에 도움이 될 것으로 사료된다.
It is well established that uncoupling protein 3 (UCP3) is expressed largely in skeletal muscle, white adipose tissue and brown adipose tissue and has been suggested to play important roles in regulating energy expenditure, body weight, thermoregulation as well as fatty acid metabolism and obesity. Therefore, the UCP3 gene was selected as a candidate gene for carcass and meat quality traits in Korean cattle. The objective of this study was to identify single nucleotide polymorphisms (SNPs) in the UCP3 gene and to evaluate the association of UCP3 SNP markers with carcass and meat quality traits in Korean cattle. The five exons in the UCP3 gene were sequenced, and ten SNPs were identified. The PCR-SSCP method was then developed to genotype the individuals examined. The g.3076A>G genotype was significantly associated with marbling score (MS) of Korean cattle. Animals with the AA genotype had a higher MS than those with the AG and GG genotypes. No significant associations of the SNP g.3076A>G were observed for any traits. In conclusion, although SNP g.3076A>G, which showed an association with MS, does not cause amino acid changes, this SNP may be used as a DNA marker to select animals that have higher intramuscular fat content.
Uncoupling protein (UCP) 3 유전자는 갈색지방세포의 미토콘드리아 내막에 존재하며 탈공역 산소(uncoupling oxygen)를 통해 ATP를 생산하는 것으로 알려져 있다. 이는 세포 내의 과다 에너지를 열로 발산시키는 기능을 하고 있다. 본 연구는 돼지의 UCP 3 유전자 내 missense mutation의 유전자형을 조사하고 경제형질과의 연관성을 분석하기 위하여 실시하였다. 돼지의 UCP3 유전자의 염기서열 분석을 통해 1405 bp 지역에서(accession number: AY739704) G염기가 A염기로 치환되는 변이를 확인하였다. 확인된 변이지역은 G가 A로 치환됨으로 인해 150번째 아미노산 서열이 glycine (GGG)에서 arginine (AGG)으로 바뀌는 missense mutation임을 확인하였다. 각 유전자형의 빈도는 0.164(GG), 0.587(GR) 그리고 0.249(RR)로 확인되었으며, 각 대립유전자의 빈도는 0.458(G)과 0.542(R)로 확인되었다. 돼지 UCP3의 G150R 유전자형과 경제형질 간의 연관성을 분석한 결과 등지방두께에 있어 유의적인 연관성이 검출되고 일당증체량과 90 kg 도달일령에서는 유의적인 값이 검출되지 않았다.
Chang, Seo-Hyuk;Jang, Jaeyool;Oh, Seungjun;Yoon, Jung-Hoon;Jo, Dong-Gyu;Yun, Ui Jeong;Park, Kye Won
BMB Reports
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제54권8호
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pp.419-424
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2021
Cold-induced norepinephrine activates β3-adrenergic receptors (β3-AR) to stimulate the kinase cascade and cAMP-response element-binding protein, leading to the induction of thermogenic gene expression including uncoupling protein 1 (Ucp1). Here, we showed that stimulation of the β3-AR by its agonists isoproterenol and CL316,243 in adipocytes increased the expression of Ucp1 and Heme Oxygenase 1 (Hmox1), the principal Nrf2 target gene, suggesting the functional interaction of Nrf2 with β3-AR signaling. The activation of Nrf2 by tert-butylhydroquinone and reactive oxygen species (ROS) production by glucose oxidase induced both Ucp1 and Hmox1 expression. The increased expression of Ucp1 and Hmox1 was significantly reduced in the presence of a Nrf2 chemical inhibitor or in Nrf2-deleted (knockout) adipocytes. Furthermore, Nrf2 directly activated the Ucp1 promoter, and this required DNA regions located at -3.7 and -2.0 kb of the transcription start site. The CL316,243-induced Ucp1 expression in adipocytes and oxygen consumption in obese mice were partly compromised in the absence of Nrf2 expression. These data provide additional insight into the role of Nrf2 in β3-AR-mediated Ucp1 expression and energy expenditure, further highlighting the utility of Nrf2-mediated thermogenic stimulation as a therapeutic approach to diet-induced obesity.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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