基本介紹
構成,合成,基因,
構成
雄激素中最主要的形式為睪酮，雄激素在體內起著重要的作用。除了與生殖相關外，還具有保持體內激素平衡；刺激蛋白質合成代謝，促進氮沉積和增加肌纖維的數量和厚度等。通過對青春期前的豬（體重約為15kg）和青春期的豬（體重約為74kg）分組試驗，結果表明公豬的飼料報酬率比去勢公豬高20%，用睪酮或二氫睪酮處理的去勢公豬，蛋白質合成率顯著高於對照去勢公豬，蛋白質降解率顯著低於對照去勢公豬（Mulvaney，1984）。James T等（1992）通過用去甲雄三烯醇酮乙酸鹽處理小公牛，結果發現經處理的小公牛平均日增重高於對照小公牛（P<O.001）。Tarocco C等（1986）對63頭大白公豬從30到130kg活重進行表型檢測發現血液中睪酮濃度與背膘呈顯著相關。然而雄激素是通過與雄激素受體（Androgen Receptor-AR）結合而發揮其功能的，若無雄激素受體，則雄激素對組織無刺激反應（refractory）。雄激素受體是雄激素作用的中介物質。許多年來歐美一些國家一直在研究雄激素受體基因。
合成
雄激素受體是雄激素作用的中介物質
雄激素受體為分子量120000道爾頓的蛋白質，在人體的X染色體的基因指導下合成，與雄激素結合的單聚體（4.4S）在細胞中與受體蛋白及一個產生9S無活性的小分子單聚體結合。睪酮在體內代謝為雙氫睪酮後才能與受體接近碳氧端位置結合，激活受體複合物並使其能夠與細胞核的DNA受體位點結合，此位點被稱為激素效應元件（hormone response element，HRE）或雄激素受體互補核糖核酸。
雄激素與受體結合部位主要在細胞核
受體活化中，包括大分子複合物的解聚，釋放出附屬蛋白質，其在DNA結合位置上與4.4S受體結合。此蛋白質區域中有豐富的胱氨酸，並與其他類固醇受體的結合區域具有高度的同族性。受體蛋白的另一區域能活化信息核糖核酸mRNA的轉錄，指導特異蛋白質的合成及細胞的生長和分化。雄激素與受體結合的部位主要在細胞核。
基因
AR的作用機理與代謝
激素的作用過程很複雜。激素的類固醇通過血液循環到達靶細胞，在那裡主要與清蛋白、更多地與特異的運載蛋白（如皮質類固醇結合球蛋白和性激素結合球蛋白）鄰接，然後穿過細胞膜與胞液中高特異性受體蛋白相鄰接，攜帶類固醇的激素受體（類固醇受體）與細胞核中的染色質發生複雜的相互作用，從而實現激素對靶細胞的調控。
雄激素要與胞液中的AR相結合才能發揮作用。而AR與雄激素相互作用的同時也伴隨著AR生理功能的發揮和結構的變化：核轉運、轉錄、磷酸化更新。Jorge A Simental等（1991）通過研究感染Cos Cells發現雄激素依靠AR轉運到核，然後與核中的染色質發生作用。Jacoba H Vawluan等（1991）用10nM的甲雄三烯醇酮（R1881）處理人類前列腺腫瘤細胞發現雄激素受體磷酸化增加1.8倍。此外，核中可提取的雄激素受體的量也增加，在獲得與核緊密結合能力的同時伴隨著激素誘導受體磷酸化；但是雄激素受體的磷酸化不依賴於激素，在無激素時雄激素受體也能進行磷酸化。Allan J Syms等（1985）利用同位素密度胺基酸法確定雄激素受體在有或缺乏R1881時受體的合成和降解速率，結果表明在缺乏雄激素時，雄激素受體半衰期為3.1h，速解常數KD為0.22每小時；在R1881濃度為1nM時，其半衰期為6.6h,KD為0.11每小時，這說明雄激素誘導雄激素受體增加是通過增加受體半衰期和合成速度。而利用前列腺腫瘤細胞在10nM的R1881中培養2h，然後紫外輻射進行脈衝實驗觀察到雄激素受體的半衰期為2～2.5h。Jon A. Kemppainen 等（1992）通過用不同的類固醇和抗雄激素物質轉染腎細胞（COS Cell，結果發現在低類固醇濃度時，AR與具有生理活性的雄激素有高的結合親和力，然而在高激素類固醇濃度時則會降低它與AR的親和力，且AR的核轉運和轉錄活性也會降低；該試驗進一步發現具有高親和力的雄激素與AR相結合，可以誘導AR的磷酸化，提高AR蛋白的穩定性。
AR基因的遺傳概況與結構分析
AR是類固醇激素受體家族的一個成員。人類的AR基因被定位於X染色體（Xq11-12），包含有8個外顯子和7個內含子，全長約90kb。Dennis B. Lubahn等（1989）通過擴增人類AR基因的外顯子進行系列分析發現在AR基因類固醇結合區（外顯子G）有一個單鹼基的突變G→A，導致甲硫氨酸代替頡氨酸，然而在人類AR基因的類固醇結合區的單個鹼基突變導致AR基因表達的蛋白質喪失了刺激男性性別發展的功能。
Rohrer（1999）將豬的AR基因定位於X染色體，通過微衛星連鎖分析確定AR基因位於圖譜上相對位置73CM處。而Seifert等（1999）將豬AR基因定位於Xq13，用微衛星連鎖分析確定AR基因在圖譜上相對位置60CM處，並發現在AR基因的第7內含子存在微衛星多態性。
通過用人類AR轉染COS-l細胞競爭分析發現下列物質與AR的親合效力是：甲雄三烯醇>酮>二氫睪酮>睪酮>雌二醇>孕酮（Wayne D.Tilley等，1989）。以上物質對AR親合力的差異主要是由激素本身結構造成的。若AR的結構發生變化，則相應物質的親合力也會發生相應的變化。人類AR基因包含有8個外豆子（A-H）和7個內含子，一般分為3個結構區：具有轉錄活性的N-末端（外顯子A）、高保守性富含半胱氨酸的DNA結合區（B-C）和激素結合區C-末端（D-H）。Jorge A Simental等（1991）用單向核酸外切酶Ⅲ消化野生型AR使之突變，在猴的腎細胞（Cos Cell）表達，通過研究AR突變基因表達產物發現： ①在AR的激素結合區缺失23個胺基酸，雄激素與AR的結合能力不會消失，仍然保持與野生型AR結合能力的8%～25%;②N端胺基酸（141-338）含有對轉錄活性至關重要的信號序列。這個區域富含酸性胺基酸殘基類似於糖皮質激素受體（Hollenberg S M等，1988）； ③AR的N末端和C末端抑制未形成配位體的受體的核轉運，這種抑制直到受體與雄激素結合或受體的雄激素主要結合區域缺失才釋放。這些結果表明AR蛋白的各功能區是協同作用調控基因轉錄。Dennis B. Lubahn等（1989）通過試驗發現人類AR基因的各外顯子存在不同程度的保守系列，特別是B、C、E、G外顯子，且各外顯子都與人類催乳素受體（hPR）、人類鹽皮質激素受體（hMR）、人類糖皮質激素受體（hGR）、人類雌激素受體（hESR）相應的外顯子有不同程度的同源性。Wayne D.Tilley等（1988）發現hAR與hPR、hGR和hMR在富含半恍氨酸的DNA結合區（胺基酸557-662）分別是85%、79%和80%;在類固醇結合區（胺基酸669-917）分別是54%、50%和51%。
AR的特異表達與數量性狀的關係
Brandstetter 等（2000）選擇公牛和閹公牛進行實驗，分別從中提取總RNA，然後用RT-PCR進行鑑定研究發現閹公牛與公牛相比單位總RNA中有更高的ARm RNA水平（P<0.01）；ARm RNA水平在3種肌肉（夾肌、半鍵肌、三頭肌）中也存在差異（P<0.05），其中夾肌中最低，同時發現在每種肌肉中AR表達模式隨年齡增加而有差異（P<0.05），在4～12月齡，在夾肌中的ARm RNA表達水平增加（P<0.05），但在半鍵肌和三頭肌中仍保持不變，飼養制度（方式）不影響肌肉中AR的表達，但出現補償生長的閹公牛與自由採食的閹公牛和公牛相比ARm RNA水平更高（P<0.01）。結果表明AR表達具有肌肉組織特異性並且它可以通過睪丸激素循環調節，AR表達的調控可以將公牛中的肌肉異速生長模式與閹公牛的補償生長模式聯繫起來。
Rohrer等（1998）對F2代梅山和大白雜交豬進行微衛星掃描，並與性狀（背膘等）進行連鎖分析發現，在豬X染色體（圖譜）上63、68、59和61CM處的微衛星與背膘數量性狀位點連鎖，且差異極顯著；另發現在74CM處的微生星與眼肌面積性狀相連鎖、64CM處的微衛星與胴體長度相連鎖，故此，可將豬X染色體的相應區段作為QTLs（背膘等）的侯選區域。
Sauerwein H等（1987）通過對牛的試驗研究發現在母牛脖子肌肉中的AR濃度顯著高於相同體重的公牛，從而可以得出AR在公牛中的利用率高於母牛；而脖子、肩和後腿中的AR濃度顯著高於腹部。A M Btandstetter等（2000）通過研究公牛和閹公牛發現公牛胴體肌肉與閹公牛相比更高（P<0.05），而胴體脂肪更少（P<0.05）。M Snochonski等（1981）通過試驗發現，在去勢公豬和母豬中AR與大腿中瘦肉的生長相關；此外，在那些豬中也發現DNA的含量高（P<0.01），從而導致蛋白質與DNA的比例更低（P<0.05）。Erik Dahlberg等（1981）研究發現老鼠肌肉胞液中的DNA含量隨著體重增加而減少，這可能是由於激素受體與DNA相互作用的結果。Brandstetter等（1998a,b）研究發現3種肌肉中ARm RNA表達調控差異導致構成肌肉的肌纖維類型、代謝活動和生長模式不同，在公牛中肌纖維類型的改變與年齡相關，這可能是肌纖維的類型依賴AR的表達。
