猪是具有重要育种价值的动物,也是医学研究的重要模式动物。肌肉环指蛋白1（Muscle RING-Finger protein 1,MuRF1）和肌肉萎缩 F-box 蛋白（Muscle Atrophy F-box protein,MAFbx）是横纹肌特异表达的E3泛素连接酶,在肌纤维的蛋白质代谢中,对许多因子和结构蛋白的降解具有重要调控作用。有研究认为Murf1是人肥厚型心肌病（Hypertrophic Cardiomyopathy,HCM）的候选致病基因,Murf1Q247*突变型在丧失E3泛素连接酶功能的情况下,造成下游肌节蛋白（Sacromere protein）的积累过剩、心肌细胞肥大且排列紊乱。HCM在世界范围内发病率约为0.2%,患者年死亡率约为1%,典型症状为左心室肥厚,在临床上一般表现为呼吸困难、胸痛、心悸、晕厥及心源性猝死（Sudden Cardiac Death,SCD）。其中,SCD是HCM最严重的表型,但往往是某些患者的首次症状表现。目前研究认为,HCM是一种常染色体显性遗传病,主要由肌节蛋白突变引起,但肌节蛋白异常导致HCM的发病机制并不清楚。另一方面,MuRF1和MAFbx是造成肌肉萎缩的关键因子,Murf1和MAFbx敲除鼠在肌肉萎缩模型中能抵抗肌肉的流失,在非刺激状况下,Murf1敲除鼠的腿三头肌重比野生型高。由此可见,MuRF1和MAFbx对动物肌肉量的调控作用在提高农业动物经济性状方面具有巨大的应用前景。对于MuRF1在杜洛克猪中的功能研究,我们首先发现Murf1基因仅在横纹肌中特异表达。随后,我们利用CRISPR/Cas9n系统对Murf1第一外显子区域进行编辑,造成83 bp插入纯合突变,并构建了携带此突变的Murf1敲除型杜洛克猪。对该模型的脱靶位点进行检测,脱靶效应处于可接受范围。敲除猪心脏组织中的Murf1基因表达在mRNA和蛋白水平都有明显下降。在F0代中,有2个缺失型个体在出生后22和23天时相继猝死。解剖后发现该2个个体均有左心室肥厚表型,与HCM症状吻合。但其他存活缺失型个体在11.5月龄的解剖实验中并未发现心室肥厚表型。缺失型心脏组织实时荧光定量PCR检测结果显示,MuRF1相关泛素连接酶的表达都有不同程度的下降。肌节蛋白基因在mRNA和蛋白水平也有不同程度的下调。通过对敲除猪静脉血中的心肌酶进行检测,我们发现从5月龄到10月龄,心肌酶谱有先升高后降低的趋势,这表明Murf1基因敲除猪在早期可能出现了心脏功能的异常。对Murf1基因敲除猪生产性状进行检测和分析发现,Murf1敲除型与野生型相比,虽然肌肉量无明显差异,但肌纤维横截面积比野生型显著增大,并且与蛋白质合成相关的Akt-mTOR通路激活程度也显著高于野生型。在肉质性状上,Murf1基因敲除猪数值基本处于正常范围,肉色1值显著低于野生型（P<0.05）,pH显著变高（P<0.01）,滴水损失减小但并不显著,表明MuRF1缺失后猪肉色更深、肉质更为坚硬。在MAFbx基因功能研究中,本研究同样先检测了 MAFbx基因在杜洛克猪各组织的表达,发现在检测的所有组织中都有MAFbx的表达。然后利用CRISPR/Cas9n系统对MAFbx第2外显子进行编辑获得MAFbx突变型细胞克隆并成功构建MAFbx基因敲除型猪。综上所述,本研究成功构建了猪Murf1和MAFbx基因敲除模型。其中Murf1敲除猪出现与人类HCM相似的心肌肥厚表型,且骨骼肌纤维增粗。该模型为深入发掘HCM的发病机制和骨骼肌发育提供了良好的研究模型,并为HCM的临床诊疗和药物筛选提供有效工具。