猪DKK1基因启动子区的克隆及其活性分析

旨在初步探索DKK1基因转录调控机制,本研究利用启动子在线预测软件分析了该基因启动子区序列特征,根据Ensembl数据库已公布的猪DKK1基因的5′侧翼区序列,设计特异性PCR引物进行扩增、测序,进而构建启动子区不同缺失片段的pGL3-DKK1双荧光素酶表达载体,分别转染293T细胞和Hela细胞,并进行双荧光素酶报告基因检测。结果显示,DKK1基因启动子中含有1个TATA-box、多种转录因子和1个CpG岛;DKK1基因启动子对239T细胞具有偏好性,其中p-1 679/+292bp启动子片段活性最高,且显著高于其他缺失片段(P0.01)。-953~-1 679bp为核心启动子区域,-586~-953bp区域可能存在负调控元件,在-953~-1 679bp区域可能存在正调控元件。本试验通过对DKK1基因进行生物信息学分析并结合不同长度启动子片段双报告基因活性检测,证实了DKK1基因的5′侧翼区序列具有启动子转录活性,并初步确定了该基因的启动子区域,找到了启动子的核心区域和主要调控区域,为进一步研究DKK1基因转录调控机制奠定基础。     

水貂DCT基因启动子的克隆及转录调控元件分析

为了找到水貂多巴色素异构酶(DCT)基因启动子活性区域及转录因子结合位点,试验采用PCR扩增与克隆,构建双荧光素酶报告基因重组质粒,分别转染到293T细胞和A375细胞,测定其活性,并利用在线软件对序列进行生物信息学分析,预测水貂DCT基因核心启动子区域的转录因子结合位点。结果表明:得到的6个不同长度的启动子片段均具有明显的启动子活性,且-1 292～+113 bp区域活性最高,提示其为水貂DCT基因核心启动子区域;成功筛选出337 bp水貂DCT基因活性较高的启动子片段,发现转录因子特异性蛋白1(Sp1)可能是调控启动子活性的重要转录因子。     

猪Nrf2基因克隆、生物信息学分析及启动子区转录活性分析

旨在了解猪Nrf2基因的结构和功能,研究Nrf2基因的转录调控机制。本研究选取6头90 kg左右的健康大蒲莲猪为试验动物,采用cDNA末端快速克隆技术(RACE)和染色体步移技术获得大蒲莲猪Nrf2基因完整的cDNA序列和启动子区域,利用生物信息学软件分析Nrf2基因及其启动子区域的生物学特征。结果,Nrf2基因cDNA全长2 358 bp,包括87 bp的5′UTR,495 bp的3′UTR序列,CDS区大小为1 776 bp,编码591个氨基酸。对预测蛋白质序列进行生物信息学分析,蛋白分子量为66.402 7 ku,理论等电点(pI)为4.66,大部分二级结构为α-螺旋。采用染色体步移技术扩增得到5′侧翼序列2 091 bp的片段。Nrf2基因5′侧翼区经预测含有典型的TATA-box,不含CpG岛。构建不同长度启动子片段的pGL3-Basic表达载体,转染293T细胞后经双荧光素酶活性检测,提示在-903～-710 bp区域内可能存在正调控区或增强子,生物信息学预测其中含有多个转录因子结合位点,可能参与Nrf2基因转录调控。本研究成功获得了Nrf2基因完整的cDNA序列和启动子区域,并且发现-903～-710 bp为核心启动子,本研究为猪抗氧化应激的遗传改良提供一定理论基础。     

猪StAR基因启动子区克隆及其转录活性研究

旨在通过分析猪StAR基因启动子活性区域,探究猪StAR基因的转录调控机制,从育种学角度为提高猪繁殖力提供新思路。本研究根据Ensembl数据库已公布的猪StAR基因的5′侧翼区序列,利用在线预测软件对该基因启动子区序列信息进行分析,以大白猪基因组DNA为模板,利用特异性引物,进行PCR扩增、测序,进而构建启动子区不同缺失片段的pGL3-StAR双荧光素酶表达载体,转染293T细胞并进行活性检测。结果显示,StAR基因5′侧翼区不含有典型的TATA-box和CpG岛;成功克隆了10个含有不同长度的启动子片段,并构建了各片段与表达载体的重组质粒;转染293T细胞后经双荧光素酶活性检测发现,大白猪StAR基因5′侧翼区存在着核心启动子,其中-196~+127bp这一区域活性值最高,且显著高于其他缺失片段(P0.01),表明在+127~-196bp的区域内存在重要的正调控因素,外显子1对启动子活性起重要的调控作用。-41~-196bp为核心启动子区域,该区域存在着关键的正调控元件,包含GATA2、GATA4、SP1、ZNF263、Hoxa9、KLF16和ZNF740转录因子结合位点。本试验通过对StAR基因进行生物信息学分析,并结合不同长度启动子片段双报告基因活性检测,证实了StAR基因的5′侧翼区序列具有启动子转录活性。初步确定了该基因的启动子区域,找到了启动子的核心区域和主要调控区域,为进一步研究StAR基因转录调控机制提供理论依据。     

山羊DCT基因启动子区甲基化水平、SNP与毛色特征关系研究

旨在探究DCT基因启动子区甲基化水平和SNP突变对山羊毛色的影响,为探索DCT基因调控山羊毛色变化的机理提供理论依据。本研究以山羊为试验动物,对DCT基因启动子区进行CpG岛预测,设计引物对预测的2个CpG岛富集区域进行亚硫酸氢盐甲基化测序,使用甲基化水平分析软件BISMA统计甲基化位点,比较唐山奶山羊(白色)和南江黄羊(黑色品系)两种不同毛色山羊群体DCT基因启动子区甲基化水平差异。克隆DCT基因核心启动子区,筛选不同毛色山羊群体的SNPs,使用JASPAR和Nsite预测SNPs位点突变前后转录因子的改变,并检测比较突变前后DCT基因启动子活性变化。结果,成功克隆了山羊DCT基因启动子区甲基化序列及核心启动子区(g.-1045～-318)。在g.-348～-150区域和g.+222～+502区域分别发现6个和23个甲基化位点,其中g.+312、g.+352和g.+400位点与g.+389和g.+404位点白色山羊甲基化水平分别显著和极显著高于黑色山羊(P<0.05和P<0.01),并且g.+222～+502区域白色山羊甲基化平均水平极显著高于黑色山羊(P<0.01)。在DCT基因核心启动子区的g.-804T> G、g.-705C> T和g.-679G> A,3个SNPs位点的基因型构成在白色山羊和3个有色山羊群体中存在差异,g.-804T> G突变导致该区域的SOX10转录因子结合位点缺失,DCT基因启动子活性显著下降(P<0.05)。结果显示,白色山羊DCT基因g.+222～+502区域的高甲基化水平,g.-804、g.-714和g.-679 3个位点的突变,尤其是g.-804T> G造成SOX10转录因子结合位点的缺失,突变的G型DCT基因启动子活性显著降低。因此,DCT基因启动子区SNP突变和高甲基化水平可能抑制了基因的表达从而形成山羊白色被毛。     

鸡肝脏型脂肪酸结合蛋白基因启动子活性分析

PCR扩增鸡L-FABP基因5′侧翼区约2kb的DNA片段,进行克隆并测序,构建了鸡L-FABP基因报告基因系列缺失载体,瞬时转染进入人肝癌细胞系,利用双荧光素酶报告基因系统测定了荧光素酶活性。在线分析软件发现鸡L-FABP基因启动子区存在HNF-1、SREBP-1、AP-1、C/EBP、Oct-1、TATA、CCAAT、GATA-1等调控元件,没有发现CpG岛。报告基因结果表明鸡L-FABP基因启动子-2 076bp/-20bp区域具有最强的启动子活性,-522bp/-20bp区域启动子活性最弱;C/EBPα可以显著的抑制鸡L-FABP基因的表达,这些结果为深入研究鸡L-FABP的表达调控机制奠定了基础。     

山羊DCT基因启动子活性区及其转录因子调控探究

旨在探究山羊DCT基因启动子活性区及相关转录因子对该基因的调控作用,为山羊DCT基因的表达调控提供理论依据。通过对山羊DCT基因5′侧翼区序列及第一外显子区序列进行生物信息学分析,并与人和小鼠DCT基因启动子序列进行比对,同时结合在线启动子预测结果,采用快速克隆的方法构建5个5′系列缺失序列的启动子报告基因载体,以此为基础构建3′缺失序列的6个报告基因载体,并构建SOX10、MITF和OTX2转录因子结合位点点突变的6个报告基因载体,以瞬时转染的方法转染A375细胞,双荧光素酶检测试剂盒检测缺失片段和点突变片段的启动子活性。结果表明,成功构建了山羊DCT基因11个不同长度的启动子报告基因载体,-990~+232bp的P3片段荧光素酶活性极显著高于其他片段(P0.01),基于P3构建的3′系列缺失片段中-881~-154bp的P8片段荧光素酶活性极显著高于其他片段(P0.01)。转录因子SOX10结合位点突变的载体荧光素酶活性极显著降低(P0.01),MITF和OTX2结合位点突变的载体荧光素酶活性极显著增强(P0.01)。山羊DCT基因启动子核心调控区位于-881~-154bp区域,转录因子SOX10对山羊DCT基因发挥正调控作用,而转录因子MITF和OTX2对山羊DCT基因的调控作用尚需深入研究。     

水貂TYRP1基因启动子活性和Sp1结合位点

以同源性较高的雪貂TYRP1基因序列(GenBank:NW_004569257.1)为模板,通过PCR扩增7个不同长度的启动子缺失片段,定向克隆至pGL3-Basic载体中,利用脂质体转染到A375和293T细胞,通过双荧光素酶检测系统检测活性,利用多个在线软件分别分析启动子区活性及转录因子结合位点,并构建突变体进行活性验证。结果显示:成功构建7个不同长度的启动子缺失片段重组质粒,其中6个片段具有明显的启动子活性。-367/+70区域为水貂TYRP1基因核心启动子区域,-367/-144区域的缺失,启动子活性无明显变化,-144/-37区域的缺失使启动子活性明显下降,表明该区域可能存在正调控元件。通过生物信息学方法预测可能存在Sp1转录因子结合位点,构建的Mut-Sp1-2突变体活性明显低于野生型pGL3-215,差异极显著(P0.01)。结果表明:成功筛选了水貂TYRP1基因核心启动子区域(-367/+70),确定Sp1(-56/-45)结合位点为转录的正调控区域。     

牛结蛋白基因启动子的初步改造研究

本研究在前期研究工作的基础上,通过添加特异的调控元件对牛结蛋白(Desimn)基因启动子进行改造,以期获得活性较高且具有肌肉组织特异性的启动子。本研究以300bp的牛结蛋白基因启动子为基础,对其进行改造,即通过串联多拷贝的正调控元件的方式,成功构建了3个改造后的结蛋白基因启动子片段:pGL3-desmin300-desmin180、pGL3-MD-αD1-desmin300和pGL3-αD2-αD1-desmin300。结果表明,pGL3-desmin300-desmin180、pGL3-MD-αD1-desmin300和pGL3-αD2-αD1-desmin300的启动子活性分别是野生型启动子pGL3-desmin300的1.67、2.56和2.88倍,说明改造后的启动子片段具有较高的启动活性。同时,牛骨胳肌卫星细胞和成纤维细胞试验结果表明,以上3组改造后的启动子片段具有较强的肌肉特异性,以上高效肌肉特异性启动子片段的应用为提高肌肉产量的转基因家畜肉的生产提供重要帮助。     

陆川猪GPR1基因启动子甲基化及其mRNA表达分析

为了探讨G-蛋白偶联受体1(GPR1)基因启动子甲基化对其在陆川猪和杜洛克猪背最长肌组织中差异表达的影响,试验采用实时荧光定量PCR方法检测GPR1基因mRNA在两个品种猪背最长肌中的表达水平,在线预测的方法预测GPR1基因启动子区CpG岛,亚硫酸氢盐测序(BSP)法分析猪GPR1基因启动子区CpG岛的甲基化水平。结果表明:GPR1基因在两品种猪背最长肌组织中的相对表达量差异显著,在陆川猪背最长肌中的相对表达量明显高于杜洛克猪;GPR1基因启动子区存在一个CpG岛,长度为103 bp,位于-1 031~-929 bp处;GPR1基因启动子区CpG岛在两品种猪背最长肌中的整体甲基化水平差异不显著,但在-126,-116,-64,-10位点甲基化水平差异显著。说明GPR1基因启动子甲基化程度与肌内脂肪沉积存在一定关联。     

鸡脂蛋白酯酶基因启动子的克隆及活性分析

本文旨在研究鸡脂蛋白酯酶基因(lipoprotein lipase,LPL)启动子的结构和启动子活性。采用PCR方法扩增了鸡LPL基因5′侧翼区2kb的DNA片段,对其进行克隆、测序及序列分析后,构建了其全长及系列截断突变的报告基因表达载体,瞬时转染鸡胚成纤维细胞(DF-1),用双荧光素酶报告系统测定了荧光素酶活性。生物信息学分析发现,鸡LPL基因启动子区存在Oct-1、GCbox、CCAAT、GATA、AP1等调控元件,在启动子-575～+137bp区域内存在一个CpG岛。报告基因分析表明,鸡LPL基因的启动子-359～+163bp区域就具有启动子活性,启动子-601～+163bp区域具有最强的启动子活性。结果显示,鸡LPL基因受多种转录因子和上游序列的调控,本研究为深入研究鸡LPL基因的表达调控机制奠定了基础。     

UCP3基因在巴马猪和藏猪脂肪组织中的表达和甲基化分析

为探究解偶联蛋白3(uncoupling protein 3,UCP3)基因在巴马猪和藏猪皮下脂肪组织中的表达和甲基化水平,试验采用实时荧光定量PCR技术检测UCP3基因在巴马猪和藏猪皮下脂肪组织中的mRNA表达水平;针对猪UCP3基因启动子区域(-3 580～+920 bp),利用在线软件MethPrimer对该区域进行CpG岛预测,并采用亚硫酸氢盐测序法(bisulfite sequencing PCR,BSP)检测其甲基化水平,探究UCP3基因甲基化水平在巴马猪和藏猪中的差异。结果显示,巴马猪皮下脂肪组织UCP3基因表达量显著高于藏猪(P0.05);在UCP3基因启动子区预测到3个CpG甲基化岛,分别是CpG island1(-3 171～-2 928 bp)、CpG island2(-154～-2 bp)和CpG island3(+648～+806 bp),其中CpG island1和CpG island3的甲基化水平在巴马猪和藏猪中差异较小,而藏猪CpG island2的甲基化水平(42.61%)高于巴马猪(24.49%)。本研究绘制了2个猪种CpG island2甲基化水平的黑白点图,其中CpG位点为4、8、9、10、11、12、15,藏猪甲基化频率分别比巴马猪高28.26%、17.39%、26.09%、26.09%、26.09%、23.91%和34.78%。在CpG island2处预测到3个转录因子结合位点(SP2、PPARγ和EGR1)。结果表明,巴马猪和藏猪皮下脂肪组织中UCP3基因mRNA水平的表达差异可能是由于CpG island2的甲基化水平不同所导致,藏猪DNA甲基化水平在一定程度上阻碍了转录因子与启动子调控区域的结合,从而抑制了UCP3基因的表达。     

山羊卵巢维持基因FOXL2启动子活性及调控区域分析

旨在研究山羊卵巢维持基因FOXL2启动子活性以及探究该基因的调控机理。从NCBI数据库调取FOXL2基因启动子序列,用生物信息学软件对其核心启动子和转录因子进行预测分析。使用PCR技术克隆FOXL2基因启动子序列,并构建一系列缺失载体,瞬时转染293T和A375细胞,利用双荧光素酶基因检测仪测定相对荧光素酶活性值。结果表明,该基因启动子区域存在两个典型的CpG岛,分别位于(-920/+51(972bp))和(+125/+555(430bp))区域;经KpnⅠ和HindⅢ双酶切鉴定表明,重组载体质粒构建正确;在细胞中插入不同长度的FOXL2基因启动子片段,随着启动子5′端截短,荧光素酶转录活性先升高再逐渐降低。(-934/+324)区域存在转录活性,(-32/+324)区段包含了转录的基本元件;(-934/-456)区域在转录过程中对FOXL2基因起负调控作用,(-456/-192)区域为正调控区域。     

UCP3基因在巴马猪和藏猪脂肪组织中的表达和甲基化分析

为探究解偶联蛋白3（uncoupling protein 3,UCP3）基因在巴马猪和藏猪皮下脂肪组织中的表达和甲基化水平,试验采用实时荧光定量PCR技术检测UCP3基因在巴马猪和藏猪皮下脂肪组织中的mRNA表达水平;针对猪UCP3基因启动子区域（-3 580~+920 bp）,利用在线软件MethPrimer对该区域进行CpG岛预测,并采用亚硫酸氢盐测序法（bisulfite sequencing PCR,BSP）检测其甲基化水平,探究UCP3基因甲基化水平在巴马猪和藏猪中的差异。结果显示,巴马猪皮下脂肪组织UCP3基因表达量显著高于藏猪（P<0.05）;在UCP3基因启动子区预测到3个CpG甲基化岛,分别是CpG island1（-3 171~-2 928 bp）、CpG island2（-154~-2 bp）和CpG island3（+648~+806 bp）,其中CpG island1和CpG island3的甲基化水平在巴马猪和藏猪中差异较小,而藏猪CpG island2的甲基化水平（42.61%）高于巴马猪（24.49%）。本研究绘制了2个猪种CpG island2甲基化水平的黑白点图,其中CpG位点为4、8、9、10、11、12、15,藏猪甲基化频率分别比巴马猪高28.26%、17.39%、26.09%、26.09%、26.09%、23.91%和34.78%。在CpG island2处预测到3个转录因子结合位点（SP2、PPARγ和EGR1）。结果表明,巴马猪和藏猪皮下脂肪组织中UCP3基因mRNA水平的表达差异可能是由于CpG island2的甲基化水平不同所导致,藏猪DNA甲基化水平在一定程度上阻碍了转录因子与启动子调控区域的结合,从而抑制了UCP3基因的表达。     

蛋鸡胱硫醚β合酶基因启动子鉴定与分析

旨在鉴定胱硫醚β合酶(Cystathionine beta synthase,CBS)基因5′调控区和核心启动子特征,为研究蛋鸡骨骼中该基因的表达调控机制提供依据。采集68周龄罗曼蛋鸡胫骨组织,利用酚-氯仿法提取基因组DNA,以UCSC数据库中CBS基因序列为模板设计5′调控区扩增引物,利用生物信息方法分析5′调控区序列特征并进行转录因子结合位点预测,并构建双荧光素酶报告基因重组载体,通过转染DF-1细胞系后检测双荧光素酶活性,进行CBS基因的核心启动子区鉴定。结果表明,蛋鸡CBS基因5′调控区含有潜在的核心启动子区、典型的CpG岛和多个转录因子Sp1结合位点;不同长度片段均具有启动子活性,但不同片段活性存在显著差异,其中F4片段(-155~+131bp)具有最高的转录活性,确定该片段为核心启动子区。蛋鸡CBS基因5′调控区结构特征与核心启动子的鉴定和转录因子结合位点的发现为研究该基因在骨骼中的表达调控机制奠定了基础。     

徐淮山羊c-Myc基因启动子的克隆及其功能的初步分析

本研究旨在确定徐淮山羊c-Myc基因启动子区域,找出该基因启动子的核心调控区,初步探讨c-Myc基因的表达调控机制。根据UCSC基因组数据库已公布的绵羊c-Myc基因的启动子序列,设计特异性PCR引物扩增c-Myc基因的一系列启动子缺失片段,定向克隆至pEGFP-N1和PGL3-c-Myc,分别转染gFF、COS7及P19细胞,并进行TSA和NFAT1诱导,同时对-402~-249bp区域的转录因子SP1结合位点进行定点突变,最后进行双荧光报告基因活性检测。结果表明,徐淮山羊c-Myc基因5′侧翼区-1 334~+1bp区域的启动子活性最强,-402~+1bp区域为c-Myc基因启动子基本活性区域。进一步研究发现,-1 334~-971bp、-587~-147bp区域存在正调控元件,-1 976~-1 334bp、-971~-587bp区域存在负调控元件。TSA和NFAT1均能增强cMyc启动子的活性,SP1结合位点定点突变后,启动子活性降低。本试验通过构建包含c-Myc基因启动子不同片段的重组报告基因载体并比较其转录活性,确定了c-Myc基因启动子的核心区域,发现转录因子SP1是c-Myc基因启动子核心区域的调控元件,为进一步研究c-Myc基因的表达调控机制奠定了基础。     

牛MYOZ2基因启动子克隆及活性分析

旨在克隆测定牛肌原调节蛋白2基因(Myozenin2,MYOZ2)启动子的全长序列,进行活性区域分析,为牛MYOZ2基因功能和表达调控机理研究提供理论依据。通过5′RACE方法确定牛MYOZ2基因转录起始位点;采用PCR技术,以牛基因组为模板克隆MYOZ2基因启动子序列。利用在线软件分析启动子区域中可能包含的转录因子结合位点。依据分析结果重新设计引物,构建7个包含不同缺失片段的双荧光素酶报告基因载体,转染C2C12细胞系,利用双荧光素酶系统检测不同片段的启动子活性。结果表明,克隆得到牛MYOZ2基因启动子序列2 065bp,确定MYOZ2基因的转录起始位点;MYOZ2基因片段-84/+125荧光素酶相对活性极显著高于空载体pGL3-Basic(P0.01),MYOZ2基因片段-683/+125荧光素酶相对活性极显著高于基因片段-263/+125(P0.01)。MYOZ2基因启动子核心区域位于-84/+125bp,而且MEF2,SRF,MyoD,YY1等转录因子可能参与MYOZ2基因的转录调控。     

鸡miR-17-92基因簇宿主基因启动子的甲基化及其功能分析

为研究鸡脂肪组织miR-17-92基因簇宿主基因(MIR17HG)启动子的甲基化情况,实验以东北农业大学高、低腹脂双向选择品系肉鸡为实验材料,采用Sequenom MassARRAY法检测鸡腹部脂肪组织MIR17HG启动子区CpG岛的甲基化;利用CpG甲基转移酶处理MIR17HG启动子片段,采用报告基因技术检测DNA甲基化对MIR17HG启动子活性的影响。结果表明:高、低脂鸡脂肪组织中MIR17HG启动子区都存在一定程度的甲基化,其中2周龄低脂鸡脂肪组织MIR17HG启动子区的整体甲基化程度显著高于高脂鸡(P0.05),4个CpG位点(25、26、27、28)的甲基化在高、低脂鸡脂肪组织间差异均显著(P0.05);3周龄高、低脂鸡脂肪组织中MIR17HG启动子区的甲基化程度无显著差异(P0.05);7周龄低脂鸡脂肪组织MIR17HG启动子的2个CpG位点(41和42)的甲基化程度显著低于高脂鸡(P0.05)。总体看,高、低脂鸡脂肪组织MIR17HG的启动子甲基化随年龄增长呈下降趋势;体外甲基化分析发现,DNA甲基化抑制MIR17HG启动子活性。     

猪胚胎期小肠组织MKRN3基因启动子区CpG岛的甲基化模式分析

为揭示猪MKRN3基因启动子区CpG岛在胚胎小肠组织的甲基化模式,本实验以梅山猪-大白猪正反交为模型,以65、100日龄的胚胎小肠组织为研究材料,首先利用生物信息学手段预测猪MKRN3基因的启动子区CpG岛,围绕预测的CpG岛设计引物,采用重亚硫酸盐测序法检测梅山猪、大白猪正反交不同发育时期胚胎小肠组织中目的基因的甲基化水平。结果表明:在大白×梅山65日龄胚胎小肠中,猪MKRN3基因启动子区CpG岛呈现高度甲基化(70.8%),而在梅山×大白65日龄胚胎小肠中呈现低甲基化(8.4%),正反交后代的甲基化模式截然相反;在大白×梅山100日龄胚胎小肠组织中,目的基因CpG岛呈现低甲基化(16.4%),而在梅山×大白100日龄胚胎小肠组织中的平均甲基化水平为37.2%。MKRN3基因启动子区CpG岛的甲基化模式随着正反交、胚胎发育时期不同而呈现出一定变化规律,推测该基因的DNA甲基化具有父母本等位基因偏好性,且在胚胎发育65~100日龄父本或母本等位基因可能会发生明显的去甲基化。本研究结果为进一步阐明猪MKRN3甲基化水平调控其基因表达及印记状态提供一定理论基础。