甜菜堿是一種三甲基甘氨酸衍生物，參與表觀遺傳過(guò)程，特別是脫氧核糖核酸(DNA)和組蛋白的甲基化。日糧中的甜菜堿或膽堿會(huì)氧化成甜菜堿，將甲基提供給同型半胱氨酸，將其轉(zhuǎn)化為蛋氨酸，而甜菜堿本身則被甜菜堿—同型半胱氨酸甲基轉(zhuǎn)移酶(Betaine-Homocysteine Methyltransferase，BHMT)轉(zhuǎn)化為二甲基甘氨酸。蛋氨酸隨后被轉(zhuǎn)化為甲基供體S-腺苷蛋氨酸(S-Adenosylmethionine，SAM)，SAM是DNA甲基化的主要甲基供體。

在母豬的卵巢中，甜菜堿在卵母細(xì)胞減數(shù)分裂成熟期間隙連接(gap junctions)關(guān)閉前通過(guò)卵丘細(xì)胞運(yùn)輸，隨后通過(guò)受精后產(chǎn)生的信號(hào)閾值調(diào)節(jié)跨膜銜接子1(Signalling Threshold-Regulating Transmembrane adapter 1，SIT1)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白來(lái)調(diào)節(jié)MII期卵母細(xì)胞中的甜菜堿。有證據(jù)表明BHMT的活性與在卵母細(xì)胞和囊胚中發(fā)生的甲基化過(guò)程上的葉酸循環(huán)有關(guān)。當(dāng)葉酸循環(huán)被甲氨蝶呤(一種抗葉酸藥物)抑制或BHMT表達(dá)被反義嗎啉阻斷時(shí)，小鼠囊胚內(nèi)細(xì)胞群(Inner Cell Mass，ICM)的平均細(xì)胞數(shù)將會(huì)減少。這兩種生理活動(dòng)受到影響會(huì)嚴(yán)重影響ICM的發(fā)育和細(xì)胞數(shù)量的影響更為嚴(yán)重。此外，當(dāng)BHMT和葉酸循環(huán)同時(shí)受到影響時(shí)，小鼠囊胚中的總SAM水平會(huì)下降近一半，DNA甲基化將會(huì)至少下降45％～55％。

母豬飼喂甜菜堿后，通過(guò)膽固醇代謝基因的表觀遺傳調(diào)控可以增加新生仔豬肝臟中膽固醇的含量。Hu等證明，給入孵種蛋的卵內(nèi)注射甜菜堿液，可以通過(guò)膽固醇生物合成酶3-羥基-3-甲基戊二酰-CoA還原酶(3-Hydroxy-3-MethylGlutaryl-CoA Reductase，HMGCR)提高出殼雛雞血清和肝臟中膽固醇的水平。此外，該酶可以將膽固醇轉(zhuǎn)化膽汁酸，其肝蛋白和mRNA酶的水平也下調(diào)，這[膽固醇-7α-羥化酶(Cholesterol-7 alpha-hydroxylase，CYP7A1)]將膽固醇轉(zhuǎn)化為。另外，給入孵種蛋卵內(nèi)注射甜菜堿可以提高所孵出雛雞體內(nèi)參與膽固醇生物合成和逆向轉(zhuǎn)運(yùn)的肝蛋白分子的水平。甜菜堿對(duì)雛雞的表觀遺傳效應(yīng)是通過(guò)新出殼雛雞(經(jīng)甜菜堿處理)肝臟中參與全基因組DNA和組蛋白H3甲基化的酶的蛋白質(zhì)含量的改變來(lái)證實(shí)。Hu等報(bào)道了肝DNA甲基轉(zhuǎn)移酶1和腺苷高半胱氨酸酶(adenosylhomocysteinase-like)(與基因組DNA高甲基化相關(guān)的酶)的水平提高以及肝組蛋白H3賴(lài)氨酸27三甲基化程度降低。

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