水牛HSD17B1基因克隆分析及其真核表达载体构建

为了阐明水牛17β-羟类固醇脱氢酶1 (17 beta-hydroxysteroid dehydrogenase 1,HSD17B1)基因对水牛繁殖性能的影响,本试验采用了3'-RACE克隆获得HSD17B1基因,并对其核苷酸序列和蛋白质序列进行了生物信息学分析,通过构建其真核表达载体并转染293T细胞验证所构建载体的准确性。结果表明,水牛HSD17B1基因编码区长954 bp,3'-UTR区长58 bp,编码317个氨基酸。BLAST分析显示水牛HSD17B1核苷酸序列与牛、绵羊、猪、马、犬、非洲象和人的相似性分别为100%、100%、92%、94%、87%、87%和87%,系统进化树分析结果表明,HSD17B1基因在不同物种及进化的过程中具有高度保守性。蛋白质分析结果表明HSD17B1蛋白呈弱酸性,无信号肽,亚定位于细胞质,存在type1_17beta-HSD-like_SDR_c、PRK05993、LPOR和FabG等结构域。试验成功构建了水牛HSD17B1基因真核表达载体pEGFPN1-HSD17B1,转染293T后,产生较强的绿色荧光信号,表明能够形成HSD17B1-EGFP融合蛋白。水牛HSD17B1基因的克隆及其真核表达载体的成功构建,为今后阐明HSD17B1基因在水牛卵泡及胚胎发生过程中的作用及分子机制奠定了理论基础。     

水牛TRAIL基因克隆及生物信息学分析

【目的】对水牛肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor,TNF)相关凋亡诱导配体(TNF-related apotosis-inducing ligand,TRAIL)基因CDS序列进行克隆及序列分析,并对其编码的蛋白进行生物信息学分析,为后期TRAIL蛋白调控水牛卵巢卵泡发育、颗粒细胞增殖及凋亡的研究奠定基础。【方法】利用RT-PCR方法克隆水牛TRAIL基因CDS序列,对所获序列进行核苷酸序列、氨基酸序列相似性比对,构建系统进化树,并通过生物信息学软件分析TRAIL基因编码蛋白的结构和功能。【结果】试验成功克隆水牛TRAIL基因CDS序列,长864 bp,编码287个氨基酸;水牛TRAIL基因与牦牛、普通牛、山羊、绵羊、野猪、马、人、黑猩猩和家鼠的核苷酸序列相似性分别为99.2%、99.3%、95.9%、96.3%、84.7%、84.8%、81.3%、81.3%和70.0%。系统进化树结果表明,水牛与牦牛、普通牛的亲缘关系最近,与家鼠亲缘关系最远。氨基酸序列比对结果表明,在不同物种间,其跨膜结构域和TNF结构域序列保守性较高。TRAIL蛋白属于亲水性蛋白,存在1个跨膜结构域,140―285位氨基酸处为TNF区,具有29个磷酸化位点,无信号肽和糖基化位点,主要定位于细胞质中。TRAIL蛋白二级结构主要以无规则卷曲为主,约占51.57%,其次为延伸链(24.39%)和α-螺旋(24.04%)。TRAIL蛋白三级结构与二级结构一致,且与模型蛋白人TRAIL蛋白的相似性为75.53%。【结论】本试验克隆得到水牛TRAIL基因CDS区序列,大小为864 bp,编码287个氨基酸,水牛与牦牛、普通牛亲缘关系最近,TRAIL蛋白跨膜结构域和TNF结构域在不同物种间序列保守性较高,这可能与其功能有关。     

水牛FADS2基因的电子克隆及序列分析

试验旨在利用电子克隆法对水牛Δ6脂肪酸脱氢酶（Δ6-fatty acid desaturases,FADS2）基因进行克隆和生物信息学分析,为探究FADS2基因对水牛泌乳性能的作用机制奠定基础。以奶牛FADS2基因序列（GenBank登录号：NM_001083444.1）为探针设计引物,利用电子克隆法克隆水牛FADS2基因,并通过RT-PCR验证,对FADS2基因的序列特征进行生物信息学分析。测序结果表明,水牛FADS2基因序列全长为36 600 bp,由12个外显子和11个内含子组成,包含一个长1 335 bp的开放阅读框,可编码444个氨基酸。序列同源性分析显示,水牛FADS2基因编码序列与牦牛、黄牛、人、猪、家兔、虎鲸和褐家鼠序列的同源性分别为98.88%、98.88%、89.66%、90.79%、90.85%、92.35%和87.11%。蛋白质预测分析表明,水牛FADS2蛋白分子质量为52.51 ku,理论等电点（pI）为8.75,呈弱碱性,属于亲水性蛋白,无信号肽。系统进化树分析结果表明,FADS2基因在不同物种及进化的过程中具有高度保守性,其中水牛与牦牛、黄牛亲缘关系较近,与褐家鼠亲缘关系较远。水牛FADS2基因的成功克隆为今后阐明水牛泌乳性能的作用机制奠定了基础。     

水牛转录抑制因子CTCF基因克隆分析及不同组织中的表达研究

本研究克隆了水牛转录抑制因子CTCF基因序列,并运用生物信息学方法对其核苷酸序列的保守性和氨基酸的理化性质、蛋白质结构进行了系统分析,此外还对CTCF基因在水牛不同组织中的表达差异进行了检测。结果表明,应用RT-PCR技术克隆获得了长2239bp水牛CTCF基因序列,其中编码区全长2184bp,编码727个氨基酸,理论蛋白质分子质量82.7ku,等电点为6.57。多重序列比较分析显示,水牛CTCF核苷酸序列与牛、猪、马、人和小鼠相应序列的相似性分别为99%、96%、96%、94%和92%,结合系统进化树分析结果推测,CTCF基因在不同物种及进化的过程中具有高度的保守性。对水牛CTCF蛋白的二级和三级结构分析结果发现,其存在连续11个锌指C2H2结构,预测其为重要的DNA结合蛋白。定量表达分析结果显示,CTCF在水牛肝脏组织中相对表达量最高,大脑、肌肉和肾脏次之,卵巢和皮肤表达量较低。     

鸡Smad4基因克隆、生物信息学及组织表达分析

试验旨在克隆鸡Smad4基因，并对其进行生物信息学和组织表达分析。以苏禽3号优质黄羽肉鸡为试验对象，使用RACE技术扩增并克隆了鸡Smad4基因全长序列，对其进行生物信息学分析，构建系统进化树，并利用实时荧光定量PCR检测了Smad4基因在鸡各组织中的表达情况。结果显示，鸡Smad4基因全长序列包含17 bp的5'UTR、1 842 bp的开放阅读框和466 bp的3'UTR，有11个外显子和10个内含子，mRNA序列全长2 325 bp，可编码613个氨基酸。系统进化树显示，鸡Smad4与其他鸟类聚为一类。生物信息学分析显示，Smad4蛋白分子质量为65.43 ku，理论等电点为10.04，为亲水蛋白；含有2个保守结构域：MH1和MH2；二级结构由α-螺旋（18.11%）、延伸链（17.29%）和无规则卷曲（64.60%）组成。组织表达分析表明，Smad4基因在鸡的心脏、肝脏、空肠、卵巢中均有较高表达，而在胸肌中不表达。本试验成功获得了鸡Smad4基因全长序列，并初步研究了其组织表达规律，为进一步研究Smad4基因在鸡繁殖活动中的分子机制提供了理论依据。     

奶水牛HSD17B4基因的克隆及序列分析

17β-雌二醇脱氢酶Ⅳ(17β-Hydroxysteroid dehydrogenaseⅣ,HSD17B4)是一种在类固醇代谢过程中发挥重要作用的酶蛋白。为了阐明HSD17B4基因对水牛繁殖性能的影响,试验以奶牛HSD17B4基因序列(登录号:NM_001007809.2)为探针设计引物,利用PT-PCR克隆水牛HSD17B4基因,并对基因的核苷酸序列和蛋白质序列特征进行生物信息学分析。结果显示,水牛HSD17B4基因mRNA序列全长2 680 bp,其中5'端长145 bp,3'端长324 bp,CDS序列长2 211 bp,编码736个氨基酸。同源序列分析显示,水牛HSD17B4基因编码序列与其他物种具有较高的同源性,证明成功克隆水牛HSD17B4,为进一步阐明该基因在水牛上的作用机制奠定基础。     

水牛Keap1基因的克隆、序列分析及组织表达研究

本研究克隆了水牛Keap1基因的全长编码区,并对其序列进行了生物信息学分析,同时探索了其在水牛各组织中的表达差异。根据GenBank中公布的牛Keap1基因的序列信息,设计特异性引物并扩增出水牛Keap1的目的片段,利用生物信息学分析方法,对测序所得水牛Keap1基因序列、预测蛋白质序列进行了分析,并采用实时荧光定量PCR技术对Keap1基因mRNA在水牛各组织中的表达进行了研究。结果表明,水牛Keap1基因编码区全长1 875 bp,预测编码624个氨基酸;多重分析结果显示,水牛与牛、绵羊、野猪和人Keap1基因的同源性分别为99%、96%、92%和90%;进化树分析表明Keap1在物种间具有较高保守性,不同物种间Keap1序列的差异符合物种间的进化性。对Keap1蛋白质二级结构预测发现,其包含24个α-螺旋、40个β-螺旋、38个T转角和27个无规则卷曲。实时荧光定量PCR结果显示,Keap1基因在水牛的心脏、肝脏、脾脏、肺脏、肾脏、卵巢和肌肉组织中均有表达,但心脏中表达量最高,肝脏、脾脏中表达量较低。本研究成功克隆了水牛Keap1基因,并进行了相关生物信息学分析及其mRNA在水牛各组织的表达情况研究,为阐明Keap1-Nrf2-ARE信号通路,提高水牛胚胎体外培养的抗氧化能力奠定基础。     

水牛促卵泡素受体(FSHR)基因启动子克隆、生物信息学分析及转录活性检测

试验旨在对广西本地水牛FSHR基因5'侧翼序列进行克隆、生物信息学分析及其转录活性检测。根据GenBank已公布的黄牛FSHR 5'侧翼序列,本试验设计引物,以广西本地水牛血液基因组为模板扩增FSHR基因5'侧翼序列并进行生物信息学分析。结果显示本试验成功克隆了广西本地沼泽型水牛FSHR 5'侧翼序列及部分CDS区序列,共2979 bp,同源性比对分析结果表明其与河流型水牛、黄牛、绵羊、山羊、猪和人的同源性分别为100%、99%、93%、92%、91%和75%。对其5'侧翼2000 bp序列进行启动子预测及转录因子结合位点预测,结果显示在其翻译起始位点上游-147 bp附近存在TATA box,启动子区存在GATAs、FOXO1、FOXO3、Nobox、STAT1、STAT3、STAT4、STAT5A、STAT5B、STAT6和YY1等反式作用元件结合位点,其中GATAs家族基因在FSHR启动子区存在多个结合位点,且同一位点又存在多个GATAs家族基因结合的情况。水牛FSHR启动子能启动EGFP在HEK-293T细胞系中的表达,但表达非常微弱;也能启动EGFP在CHO细胞系中表达,且与CMV启动EGFP在CHO细胞系中的强度相似,结果表明水牛FSHR是个强启动子。总之,本研究成功克隆了沼泽型水牛FSHR基因启动子,分析了其启动子序列特征并成功验证其组织特异性的转录活性,为后期水牛繁殖性能分子机理阐明及基于卵巢特异性表达外源基因的转基因水牛奠定了基础。     

牦牛PRLHR基因的克隆、序列分析及组织表达研究

试验旨在对牦牛催乳素释放激素受体（prolactin releasing hormone receptor,PRLHR）基因进行克隆、序列分析及组织表达研究。采集5头母牦牛和5头母黄牛的下丘脑、脑垂体前叶、卵巢、输卵管和子宫组织,采用RT-PCR技术扩增得到PRLHR基因cDNA全长,通过生物信息学方法分析该基因编码蛋白的生物信息学特征,利用实时荧光定量PCR技术测定PRLHR基因在牦牛及黄牛各组织中的表达量。结果显示,牦牛PRLHR基因序列长1 625 bp,其中CDS区1 113 bp、5'-UTR 22 bp和3'-UTR 490 bp,编码370个氨基酸,与黄牛、水牛、绵羊、猪和人的核苷酸序列有较高的同源性,在进化过程中十分保守;牦牛PRLHR为不稳定疏水蛋白,无信号肽,存在7个跨膜结构域;有13个丝氨酸磷酸化位点、6个苏氨酸磷酸化位点和4个酪氨酸磷酸化位点;有3个N-糖基化位点和10个O-糖基化位点;蛋白二级结构中α-螺旋、无规则卷曲、延伸链和β-转角分别为49.19%、31.89%、15.68%和3.24%;蛋白质三级结构预测显示,牦牛PRLHR蛋白具有GPCRs超级家族中PrRP家族的典型结构域。实时荧光定量PCR结果表明,PRLHR基因在牦牛输卵管组织中的表达量显著高于其他组织（P<0.05）;在牦牛下丘脑、脑垂体前叶、子宫和输卵管组织中的表达量极显著高于黄牛（P<0.01）。试验成功克隆得到牦牛PRLHR基因序列,并对其进行了生物信息学和组织表达特性分析,为进一步研究PRLHR基因在牦牛繁殖活动中的调控作用奠定了基础。     

Cloning and Sequence Analysis of Buffalo FLOT2 Gene

In order to clarify the effect of Flotillin 2 (FLOT2) gene on the reproductive performance of buffalo, buffalo FLOT2 gene was cloned and analyzed by bioinformatics.FLOT2 was cloned by PCR, cloned and sequenced, then its protein structure was predicted and analyzed by bioinformatics tools.The results showed that the coding region of buffalo FLOT2 gene was 1 287 bp, 3'UTR was 277 bp, encoded 428 amino acids.The buffalo FLOT2 gene shared 98%, 98%, 97%, 90%, 93%, 92% and 92% of similar nucleotide sequence with that of Bos taurus, Ovis aries, Capra hircus, Mus musculus, Equus caballus, Felis catus and Homo sapiens, respectively.Phylogenetic tree analysis showed that FLOT2 gene was highly conserved in different species and evolution.FLOT2 protein was weakly acidic, without signal peptide, located in the cytoplasmic, and with the presence of SPFH_flotillin and SPFH_hflk domain.microRNA prediction showed bta-miR-2438, bta-miR-2379 and bta-miR-1777a maybe target the 3'UTR of buffalo FLOT2.In a word, this study provided an important reference for surveying the regulation mechanism of FLOT2 gene in buffalo reproductive performance, especially, during buffalo gametogenesis and embryogenesis.     

Cloning and Construction of Eukaryotic Expression Vector of Buffalo HSD17B1 Gene

In order to clarify the effect of 17 beta-hydroxysteroid dehydrogenase 1 (HSD17B1) gene on the reproductive performance of buffalo,in this study,buffalo HSD17B1 gene was cloned by 3'-RACE,analyzed by bioinformatics,and studied with eukaryotic vector construction and cell transfection technology.The results showed that the coding region of buffalo HSD17B1 was 954 bp,3'-UTR was 58 bp,encoded 317 amino acids.The buffalo HSD17B1 gene shared 100%,100%,92%,94%,87%,87% and 87% of similar nucleotide sequence with that of Bos taurus,Ovis aries,Sus scrofa,Equusca ballus,Canis lupus,Loxodonta africana and Homo sapiens,respectively.Phylogenetic tree analysis showed that HSD17B1 gene was highly conserved in different species and evolution.HSD17B1 protein was weakly acidic,without signal peptide,located inthe cytoplasmic,and with the presence of type1_17beta-HSD-like_SDR_c,PRK05993,LPOR and FabG domains.The buffalo HSD17B1 eukaryotic expression vector was successfully constructed,after transfected into 293T cell lines,HSD17B1-EGFP fusion protein was detectable.In a word,the success cloning and construction of eukaryotic expression vector of buffalo HSD17B1 gene,provided an important reference for surveying the regulation mechanism of HSD17B1 gene during buffalo folliculogenesis and embryogenesis.     

Cloning of Buffalo AQP9 Gene and Analysing its Expression in the Buffalo Tissues

Cloning buffalo AQP9 gene and analyzing its expression in buffalo tissues.A pair of primers was designed according to the released bovine AQP9 sequences in GenBank,which was used to clone buffalo AQP9 gene.The AQP9 gene was amplified by RT-PCR,whose nucleotide sequence and protein structure were analyzed by bioinformatics methods.The expression of AQP9 in buffalo tissues was assayed by Real-time quantitative PCR.The expression of AQP9 gene in buffalo ovary and testis tissue was detected by immunohistochemical staining method.The results showed that the cloned ORF length of buffalo AQP9 gene was 888 bp,which coded 295 amino acids.The results of multiple sequence comparison showed that the nucleotide sequence of buffalo AQP9 shared 99%,90%,97% and 88% homologeous compared with that of Bos taurus,Sus scrofa,Ovis ariessis and Homo sapiens,respectively,while shared 99%,86%,97%,83% homologeous for amino acids,respectively.Phylogenetic tree analysis indicated that AQP9 gene was highly conservative in the evolutionary process.Real-time quantitative PCR results showed that AQP9 gene expressed in buffalo liver,lung,brain,skin,testis and ovary tissues with different levels,had the most abundant expression in liver,followed by in skin and testis,less observed in lung and ovary.The results of immunohistochemical staining showed that the expression of AQP9 protein varied with the development of buffalo ovarian tissue,and gradually enhanced with follicle development.In testicular tissue,AQP9 protein expressed in spermatocyte and leydig cells of developmental stage testis.These results indicated that we had successfully cloned buffalo AQP9 gene sequences.The expression and its function of AQP9 in buffalo ovaries and testes might play an important role in follicle development and spermatogenesis.