牦牛肌钙蛋白Ⅰ基因家族的克隆及组织表达分析

为了克隆TNNI基因家族,预测其蛋白结构和功能,并分析其在牦牛不同组织中的表达差异,以0.5岁健康的类乌齐牦牛为试验材料,采用RT-PCR技术克隆牦牛肌钙蛋白Ⅰ基因家族的CDS区序列并进行生物信息学分析,利用实时荧光定量PCR技术检测TNNI基因家族各成员的mRNA表达水平。结果表明,TNNI1、TNNI2和TNNI3基因CDS区大小分别为564,549,639 bp,分别编码187,182,212个氨基酸残基。预测分析结果显示:TNNI基因家族编码的蛋白质均为偏碱性蛋白,蛋白结构不稳定,均无跨膜结构域,无信号肽,属非分泌型蛋白;二、三级结构均以α-螺旋为主,均含有肌蛋白超家族保守结构域。系统进化树分析表明:类乌齐牦牛TNNI1基因与水牛的亲缘关系最近,其次是绵羊、黄牛,与小鼠亲缘关系最远;TNNI2和TNNI3均与黄牛、水牛的亲缘关系较近,与其他亲缘关系较远。实时荧光定量PCR结果显示,TNNI1和TNNI2基因在臀肌中的相对表达量最高,且TNNI1基因在心脏、肝脏和肺脏中的表达量显著高于TNNI2基因(P0.05),TNNI3基因在心脏中表达量较高,而在肺脏、臀肌和肝脏中表达量低。     

牦牛ACTA1基因启动子区克隆、DNA甲基化与组织表达相关性分析

为了探究骨骼肌α肌动蛋白1(ACTA1)基因在肌肉和脂肪等6个组织中的甲基化状态及mRNA表达水平,以类乌齐牦牛、麦洼牦牛为研究对象,成功克隆了牦牛ACTA1基因启动子区序列,且采用重亚硫酸氢盐测序法(BSP)检测ACTA1基因启动子区甲基化模式,并通过实时荧光定量PCR检测ACTA1基因在臀大肌、心脏、肾脏、肺脏、肝脏和脂肪组织中的mRNA表达水平。结果显示,牦牛ACTA1基因转录起始位点上游及第一外显子区部分序列总长为1 028 bp;BSP法分析发现肌肉组织DNA甲基化水平最低,脂肪组织甲基化率最高,其中,类乌齐牦牛臀大肌、心脏、肾脏、肺脏、肝脏和脂肪的甲基化概率分别为6.25%,6.88%,20.00%,16.25%,26.25%,29.38%,麦洼牦牛臀大肌、心脏、肾脏、肺脏、肝脏和脂肪的甲基化概率分别为5.00%,7.50%,18.13%,20.00%,26.25%,28.75%;ACTA1基因mRNA表达量在肾脏、肺脏、肝脏和脂肪均极显著低于臀大肌(P0.01),且显著低于心脏(P0.05),类乌齐牦牛和麦洼牦牛心脏mRNA表达量具有显著性差异(P0.05),类乌齐牦牛肺脏组织甲基化率显著低于麦洼牦牛(P0.05),其他各组织甲基化率和mRNA表达量差异均不显著(P0.05),各组织甲基化水平与ACTA1基因mRNA表达量呈极显著负相关(r=-0.797,P=0.002)。结果表明,ACTA1基因DNA甲基化模式对肌肉发育具有一定的调控作用,可为牦牛遗传育种表观遗传标记提供部分数据支持。     

类乌齐牦牛C1QA、C1QB、C1QC基因克隆与组织表达分析

补体C1q(Complement 1q)蛋白由A、B、C 3条多肽链构成,在维护机体内环境稳定、氧化应激、糖脂代谢等过程发挥重要作用。为研究牦牛C1QA、C1QB、C1QC基因的分子特性及在不同组织中的表达水平,探讨该基因对牦牛高原适应性的影响,通过克隆获得牦牛C1QA、C1QB、C1QC基因的CDS区序列,分析其核苷酸序列相似性并构建系统进化树;利用在线软件进行功能预测分析;采用实时荧光定量PCR方法检测3个基因在牦牛心脏、肝脏、脾脏、肺脏和肾脏组织中的相对表达量。结果显示:C1QA、C1QB、C1QC基因CDS区全长分别为735,744,732 bp,分别编码244,247,243个氨基酸;3个基因编码的蛋白质均为稳定的亲水性蛋白,主要由甘氨酸(Gly)和脯氨酸(Pro)组成,含有C1Q结构域和信号肽,不存在跨膜结构域,属胞外蛋白;蛋白氨基酸序列中分别存在18,21,15个潜在的磷酸化位点,三者二级结构主要由无规则卷曲构成,比例分别为61.85%,63.97%,66.67%。荧光定量结果显示,C1QA、C1QB基因在肺脏、脾脏中表达量较高,极显著高于心脏、肝脏、肾脏组织(P0.01),C1QC基因在肺脏的表达量极显著高于心脏、肝脏、脾脏、肾脏组织(P0.01)。试验结果为深入研究C1QA、C1QB、C1QC基因在牦牛高原适应中的生理功能和调控机制提供了基础数据。     

牦牛MDHⅡ基因克隆表达及脂代谢候选基因关联性分析

旨在通过克隆牦牛MDHⅡ基因,探究其组织表达谱及与脂代谢候选基因的相关性,为进一步研究牦牛脂代谢机制提供基础数据。采集0.5,2.5,3.5,7.5岁4个年龄段的12头牦牛心脏、肝脏、肺脏、臀肌和臀脂组织总RNA并反转录成cDNA,实时荧光定量检测MDHⅡ表达量;随机选取12个与脂代谢相关的候选基因,采用实时荧光定量检测MDHⅡ在类乌齐牦牛臀肌、臀脂上的表达量,利用皮尔森系数法计算其与MDHⅡ基因表达量相关性。结果表明:牦牛MDHⅡ基因全长1 196 bp,CDS区长为1 017 bp,编码338个氨基酸,在进化上相对不保守;随年龄增长,MDHⅡ在各组织表达量下降,且在心脏上的表达量高于其他组织;除FABP2和VLDLR外的其余10个脂代谢候选基因在牦牛臀脂上的表达量均高于臀肌,MDHⅡ基因在臀肌上的表达量与脂代谢候选基因没有相关性,在臀脂上的表达量与CPT1基因呈显著负相关。本研究成功克隆得到牦牛MDHⅡ基因,其与脂代谢候选基因CPT1显著相关,推测该基因可能参与脂代谢调控,为进一步研究牦牛脂代谢机制提供了理论参考。     

九龙牦牛AQP7基因鉴定及在各组织中的表达和定位

为鉴定牦牛水通道蛋白7(AQP7)基因,分析其在不同组织中的表达水平及蛋白定位,采用RT-PCR方法克隆九龙牦牛AQP7基因,并进行生物信息学分析,采用RT-qPCR方法检测AQP7基因在九龙牦牛8种不同组织中的表达量,并用免疫组织化学染色方法对AQP7蛋白进行组织表达及定位分析。结果表明,九龙牦牛AQP7基因CDS区序列长度为993 bp,编码330个氨基酸,生物信息学分析发现,AQP7为稳定的疏水性蛋白。进化树结果显示,九龙牦牛AQP7基因与黄牛的亲缘关系最近,同源性为99.7%。AQP7基因在九龙牦牛心脏和肌肉表达量较高,极显著高于肾脏、肝脏、脾脏、肺脏、小肠和瘤胃(P0.01)。免疫组化结果显示,AQP7蛋白主要分布在九龙牦牛心脏和肌肉的肌细胞以及肾脏近曲小管中,且在心脏、肌肉和肾脏中的表达显著高于肝脏、脾脏、肺脏、小肠和瘤胃(P0.05)。结果为深入研究AQP7基因在牦牛低氧适应性中的生理功能和能量代谢机制提供了基础数据。     

金川牦牛CIDEA基因克隆及其在脂肪组织与脂肪细胞的表达

旨在克隆牦牛诱导细胞凋亡DNA片段化45样效应因子A(CIDEA)基因序列、分析其生物学特性及检测CIDEA基因在牦牛不同组织及脂肪细胞分化中的表达模式。以金川牦牛皮下脂肪组织的cDNA为模板,采用PCR技术克隆CIDEA基因的CDS序列(Coding sequence),对CDS区进行相关的生物信息学分析;设计特异引物,检测该基因在金川牦牛肺脏、心脏、肾脏、脂肪等组织的表达情况;同时分离原代前体脂肪细胞,分析CIDEA基因在脂肪细胞分化过程中的表达趋势。结果表明,金川牦牛CIDEA基因的序列长度为696 bp,其中CDS序列为684 bp,编码227个氨基酸;金川牦牛CIDEA基因与普通牛的同源性最高,核苷酸序列同源性为94.14%,氨基酸序列同源性为99.54%,与鸡的同源性最低,核苷酸序列同源性仅为63.38%,氨基酸序列同源性仅为59.05%,利用MEGA 5.0软件构建进化树显示金川牦牛与牛的亲缘关系最近,与鸡的亲缘关系最远。蛋白理化性质分析结果表明,CIDEA蛋白是一个不稳定的碱性亲水蛋白,不存在跨膜结构与信号肽;二级结构预测显示CIDEA蛋白中α螺旋占33.92%,无规则卷曲占51.98%。实时荧光定量PCR结果表明,CIDEA基因在金川牦牛脂肪组织中表达量最高,肺脏中表达量最低;在金川牦牛脂肪细胞分化过程中呈现上升的趋势。由此可推测金川牦牛CIDEA基因可能参与牦牛脂肪细胞分化与脂肪沉积。     

牦牛AQP2基因克隆及其在雄性生殖道中的表达研究

旨在克隆牦牛水通道蛋白2基因(Aquaporin 2,AQP2),并检测其在牦牛不同组织及其雄性生殖道发育过程中的表达模式,为探索AQP2在牦牛雄性生殖中的作用机制提供可靠数据。以牦牛为研究对象,利用RT-PCR技术获取牦牛AQP2 cDNA序列,使用生物信息学软件分析其功能和结构。利用实时荧光定量PCR(Quantitative Real-time PCR,qRT-PCR)检测AQP2在牦牛肾、睾丸、附睾、脾脏、脑、肺脏、心脏和肝脏组织中的表达模式以及不同发育时期雄性生殖道中的表达规律。结果显示,得到AQP2基因CDS序列,长816 bp,共编码271个氨基酸,并发现牦牛AQP2基因与黄牛、水牛和山羊的同源性较高,AQP2在睾丸和肾中高表达,显著高于其他组织(P0.05)。免疫组化结果发现,AQP2仅在曲细精管的圆形精子细胞中表达,而精原细胞、精母细胞、长形精子细胞、间质细胞及支持细胞均未见其表达。qRT-PCR结果显示,在牦牛雄性生殖道中,输精管中的AQP2表达量最高(P0.05),且AQP2 mRNA在睾丸和输精管中的表达水平随年龄增长逐渐升高(P0.05),而在前列腺中其表达水平随年龄增加稍有降低,但差异不显著(P0.05)。以上结果表明,AQP2在遗传进化上高度保守,在睾丸和肾组织中高表达,参与精子成熟及运输过程,可能是通过调节水重吸收和液体形成来完成。     

牦牛MITF-M基因序列分析及其在皮肤组织中表达水平

研究牦牛MITF-M基因编码区序列及其编码蛋白的结构,以及其在皮肤组织中mRNA的表达水平,探讨MITF-M基因与牦牛毛色形成相关性,以期为揭示牦牛毛色形成分子机理奠定基础。采用RT-PCR技术扩增,成功获得了牦牛MITF-M基因编码区序列。采用生物信息学方法,预测分析MITF-M基因及其编码蛋白的基本理化性质、二级结构等;采用半定量PCR检测技术,检测出MITF-M基因mRNA在牦牛各组织器官中表达水平;通过荧光定量PCR技术检测出在牦牛不同颜色皮肤组织中MITF-M基因mRNA表达水平。结果表明,扩增得到的MITF-M基因的编码区是一条长为1 460 bp的DNA序列。将牦牛的MITF-M基因序列命名为YAK MITF-M,并且在NCBI数据库中注册该基因的登录号为KM985448。牦牛MITF-M序列基因含有一个长度为1 242 bp的开放性阅读框,编码413个氨基酸,二级结构主要以α螺旋和无规则卷曲为主,β折叠和延伸链较少。MITF-M基因编码产物氨基酸邻接系统树表明,牦牛MITF-M与黄牛、绵羊等物种的MITF-M氨基酸具有高度相似性。在牦牛各组织器官中,MITF-M基因mRNA仅在皮肤组织中特异性表达,且在不同毛色牦牛皮肤组织中,MITF-M在黑色被毛皮肤组织中mRNA表达量显著高于白色被毛皮肤组织(P0.01)。     

牦牛AQP8基因克隆及其在各组织和肝脏不同生长阶段中的表达分析

为鉴定牦牛水通道蛋白8(Aquaporin, AQP8)基因,并分析其在不同组织及不同生长阶段肝脏中的表达差异,探讨AQP8蛋白的表达分布差异。采用RT-PCR技术克隆牦牛AQP8基因的CDS序列并进行生物信息学分析,利用qRT-PCR技术检测AQP8在成年牦牛8种组织和不同年龄段肝脏中的表达水平,采用免疫组织化学方法分析AQP8蛋白在不同年龄肝脏中的分布和表达。结果表明,AQP8基因的开放阅读框为792 bp,编码263个氨基酸,系统进化树分析显示,麦洼牦牛与野牦牛的亲缘关系最近,蛋白具有AQPs特有的MIP稳定结构域。AQP8在成年牦牛肝脏中的mRNA相对表达量最高,且显著高于心脏、脾脏和肾脏等组织(P0.05),幼年时期(15月)肝脏中的AQP8表达量显著高于胎儿时期(1 d)和成年时期(5岁)(P0.05)。免疫组化结果表明,AQP8蛋白在幼年肝脏组织中的表达量最高(P0.05)。研究结果为深入探究牦牛AQP8在生长过程中作用机制提供基础依据,对高寒低氧环境中动物的适应性机制研究具有借鉴意义。