牦牛HDAC8基因特征及其在组织和卵母细胞成熟过程中的表达分析

为探讨组蛋白去乙酰化酶8(Histone deacetylases 8,HDAC8)在牦牛生殖中的作用,以牦牛肝脏cDNA为模板,采用RT-PCR方法克隆牦牛HDAC8基因,并通过生物信息学方法分析牦牛HDAC8序列;利用实时荧光定量PCR(Quantitative Real-time PCR,qRT-PCR)技术检测该基因在牦牛不同组织及卵母细胞体外成熟过程(GV、MⅠ和MⅡ期)中的表达规律。结果表明,牦牛HDAC8基因序列为1 109 bp(GenBank No.MK889494),CDS为1 008 bp,编码氨基酸335个;序列比对分析发现,牦牛与其他哺乳动物的相似性在94%以上,表明HDAC8在哺乳类动物进化过程及蛋白结构水平上具有较高的保守性;组织表达分析发现,HDAC8在肝脏组织中的表达水平最高,极显著高于其他组织(P0.01);HDAC8基因在卵母细胞不同发育阶段中具有不同的表达模式,表达水平随着卵母细胞成熟阶段的递增呈上升趋势,MⅡ期表达水平最高,极显著高于GV和MⅠ期(P0.01)。综上,HDAC8基因可能在牦牛肝脏代谢及卵母细胞的成熟过程中起一定的调控作用,为进一步探索HDAC8在牦牛生殖中的调控作用提供一定的理论基础。     

牦牛PIK3CB基因克隆及其在卵泡发育过程中的表达研究

旨在探讨磷脂酰肌醇-3激酶催化亚基β(Phosphoinositide-3 kinase, PI3K,catalytic subunit beta, PIK3CB/P110β)基因序列特征,比较分析其在牦牛不同发育阶段卵泡中的表达规律。通过RT-PCR技术从牦牛卵巢组织中克隆获得PIK3CB基因序列并对其进行生物信息学分析;采用RT-qPCR方法检测PIK3CB基因在牦牛不同组织中的表达水平;将采集的牦牛卵泡根据直径大小分为大(≥7 mm)、中(3.0～6.9 mm)、小(≤2.9 mm)3组,分别收集各组卵泡中的壁颗粒细胞及卵母细胞提取总RNA,采用RT-qPCR方法检测PIK3CB mRNA在各级别卵泡壁颗粒细胞及卵母细胞中的相对表达量。结果显示:克隆获得牦牛PIK3CB基因CDS区长3 213 bp,共编码1 070个氨基酸。蛋白质分析显示,PIK3CB蛋白为亲水酸性蛋白,无跨膜结构无信号肽,二级结构主要由α-螺旋和无规卷曲组成。PIK3CB核苷酸同源性及遗传进化树分析显示,牦牛与野牦牛和黄牛亲缘关系最近。PIK3CB基因在牦牛心脏、脾脏、肾脏、肌肉、肝脏、肺脏、子宫、胃、小肠、卵巢组织中均有表达,尤其在脾脏、子宫和卵巢组织中表达量显著高于其他组织(P0.05)。RT-qPCR结果显示,PIK3CB基因在卵泡发育过程中均有表达,其中在各级别卵泡壁颗粒细胞中,mRNA表达量随着卵泡发育进程呈现上升趋势,且大、中级别卵泡中的表达量极显著高于小卵泡组(P0.01);但是卵母细胞中mRNA表达量差异不显著(P0.05)。结果提示,mRNA基因参与了牦牛卵泡发育调控,是PI3K信号通路在调节颗粒细胞的功能中不可或缺的催化亚基之一,具体调控机制有待进一步研究。本研究为深入探讨PI3K-AKT信号通路在卵巢发育中的调控机理提供基础资料。     

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Tp53基因特征分析及其在不同发情时期卵巢中的表达

为研究牦牛肿瘤抑制蛋白Tp53(Tumor protein p53)的基因序列特征及其在牦牛卵巢中的表达情况,采集不同发情时期牦牛卵巢。根据黄牛的基因序列设计5'到3'端特异性引物,RT-PCR扩增基因克隆得到Tp53基因,并对其基因结构等其他生物信息进行分析。采用Real-time PCR方法分析牦牛不同发情时期卵巢中Tp53基因的表达差异。结果显示:牦牛Tp53基因序列的编码区为1 161 bp,编码386个氨基酸。相似性与进化分析显示,与瘤牛Tp53基因的相似性最高,达到98.4%,与家猫的相似性最低,为80.7%,表明Tp53基因在进化中具有高度保守性;Real-time PCR检测结果显示,Tp53基因在各个发情时期卵巢中均有表达,且表达量差异显著(P0.05)。Tp53基因的表达量出现差异可能是由于在不同发情时期卵巢细胞DNA损伤程度及内分泌等因素的不同所致。牦牛Tp53基因的成功克隆及生物信息学分析为该基因的进一步研究奠定了一定基础。     

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。     

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DDIT3基因克隆及组织表达特性分析

旨在探究DNA损伤诱导转录本3(DDIT3)基因序列特征及其在母牦牛组织表达特性。以母牦牛为研究对象,利用RT-PCR技术克隆牦牛DDIT3基因,利用生物信息学软件分析DDIT3蛋白的结构和功能,并利用实时荧光定量PCR(RT-qPCR)检测DDIT3基因在牦牛不同组织及不同生理阶段的生殖器官和卵母细胞中的表达特征。结果显示:牦牛DDIT3基因CDS区全长507 bp,共编码168个氨基酸;核苷酸序列比对发现,牦牛与野牛同源性最高,为99.71%,与其他物种的同源性均在88%以上,说明DDIT3基因在进化过程中表现出高度保守性;牦牛DDIT3基因在卵巢中的表达量极显著高于心脏、肝脏、肾脏、脾脏、肺、子宫和输卵管(P0.01);在卵巢中,妊娠期DDIT3基因的表达水平显著高于卵泡期、黄体期和胎儿期(P0.05),黄体期的表达量显著高于胎牛期(P0.05);在子宫中,妊娠期DDIT3基因的表达水平显著高于卵泡期和胎牛期(P0.05);DDIT3在各时期输卵管中表达水平差异不显著;MⅡ期卵母细胞中DDIT3基因的表达水平显著高于GV期和MⅠ期(P0.05),MⅡ颗粒细胞DDIT3基因的表达量也显著高于GV期和MⅠ期(P0.05),GV期、MⅠ期的卵母细胞和颗粒细胞DDIT3表达量差异不显著。综上,牦牛DDIT3基因可能在维持母牦牛卵巢机能与妊娠以及卵泡发育与成熟过程中发挥重要的调控作用。     

牦牛CTGF基因克隆、蛋白功能及组织表达分析

为获得牦牛CTGF基因的CDS区序列及其编码蛋白的结构和功能,并研究该基因在肾脏、心脏、肺脏、肝脏和臀肌等组织中的mRNA表达水平.以类乌齐牦牛为研究对象,采取RT-PCR方法获得类乌齐牦牛CTGF基因CDS序列,荧光定量PCR(qPCR)方法检测该基因在其5个组织中的mRNA表达水平.结果显示:牦牛CTGF基因含2个CpG岛,开放阅读框长度为1050 bp(登录号:MT968972),可编码349个氨基酸,CTGF编码蛋白存在信号肽,为水溶性不稳定的表面蛋白,共存在21个磷酸化位点和7个糖基化位点,在内质网和微体(过氧物酶体)中分布较多,有3个完整的保守功能结构域.荧光定量结果显示,CTGF基因在类乌齐牦牛肾脏、心脏、肺脏、肝脏和臀肌组织中均有表达,且在肝脏中表达水平最高.旨在为CTGF基因在调控牦牛肌肉生长发育方面提供参考数据.     

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ANXA5基因的克隆、序列分析及表达研究

为了深入地讨论牦牛ANXA5基因序列的特点，阐述其组织及细胞表达特性，通过采集牦牛不同组织样品，如心、肝、脾、肺、肾、子宫、卵巢、输卵管等，提取总RNA。采用PCR、生物信息学软件、实时荧光定量PCR、免疫组化等技术对牦牛ANXA5基因进行克隆、序列分析及表达特性研究。结果显示，牦牛ANXA5基因CDS区长为966 bp,共编码321个氨基酸。与黄牛比较，发现共有6个碱基突变存在于牦牛ANXA5基因中。黄牛与牦牛的核苷酸和氨基酸同源性大于99%,与其他哺乳动物进行氨基酸同源性比较，结果也均在90%以上，说明ANXA5基因在长期进化中保守。在牦牛的肺组织中，ANXA5基因表达量最高，与其他组织差异极显著(P<0.01);在子宫和输卵管组织中表达量次之。ANXA5在牦牛不同时期卵巢颗粒细胞中均有表达，且表达量随时间增长而逐渐升高。结果显示，培养72 h颗粒细胞中ANXA5表达量极显著高于培养24,36 h颗粒细胞(P<0.01);培养48 h颗粒细胞中ANXA5表达量极显著高于培养24 h颗粒细胞(P<0.01),显著高于培养36 h颗粒细胞(P<0.05),表明A...     

牦牛、犏牛TB-RBP基因克隆及在睾丸组织中的表达

牦牛与普通牛的种间杂种犏牛雄性不育机理一直是畜牧科学研究的热点之一,对牦牛、犏牛睾丸组织特异表达基因的比对分析,可为犏牛雄性不育分子调控机制提供基因参考。通过对牦牛及杂种犏牛TB-RBP基因进行克隆,并利用实时荧光定量PCR技术对候选基因进行组织表达差异分析。结果表明,克隆获得牦牛TB-RBP基因CDS全序列873 bp,犏牛TB-RBP基因部分CDS区序列587 bp;系统进化树显示不同物种TB-RBP基因编码区序列高度保守,遗传相似性较高;蛋白功能预测TB-RBP蛋白属于Translin结合蛋白家族,对精子发生等生物过程具有重要调控作用。TB-RBP基因在犏牛和牦牛的睾丸组织中均有表达,TB-RBP基因的表达水平在牦牛与犏牛组间差异显著(0.01P0.05),牦牛显著高于犏牛。TB-RBP基因是精子正常发育的关键基因,而在犏牛睾丸组织中表达量较低,表明犏牛雄性不育与精子发生异常有关,为今后开展TB-RBP基因与犏牛雄性不育的相关分析以及基因定位、表达调控和牦牛分子育种奠定了理论基础。     

苦荞漆酶基因的克隆与生物信息学分析

利用RT-PCR技术从苦荞中克隆出2条漆酶（laccase）基因,运用生物信息学技术对2个基因序列进行分析,预测结构域、二级和三级蛋白结构,进行蛋白同源比对及进化树分析。结果表明,FtLAC-1基因序列开放阅读框为1695bp,编码564个氨基酸,FtLAC-2基因序列开放阅读框为1707bp,编码568个氨基酸。FtLAC-1和FtLAC-2蛋白预测分子量分别为61.41和62.47kDa,理论等电点分别为9.45和9.41,为亲水性蛋白,2个基因序列相似性较低,氨基酸序列同源性不高。qRT-PCR分析出其在苦荞不同组织器官存在差异性表达。结论为进一步探索FtLAC-1和FtLAC-2在苦荞薄果壳形成中的功能提供理论基础。     

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。     

牛GDF-9基因的克隆与组织表达的分析

为了检测牛GDF-9基因mRNA在怀孕期牛生殖系统的表达情况,为GDF-9基因在雌性动物繁殖上的研究提供一定的理论依据。本试验根据GenBank中报道的牛GDF-9基因序列设计引物,从牛卵巢、输卵管、子宫、肾脏中提取RNA,采用RT-PCR技术进行cDNA扩增,扩增产物与载体pGM-T连接,转化大肠杆菌DH5α,筛选阳性克隆,测序。结果表明,已成功克隆的阳性重组子经测序鉴定其片段大小与预期大小完全一致,为264 bp。序列同源性分析比较表明,该cDNA及其推导的氨基酸序列与绵羊GDF-9cDNA和氨基酸序列同源性分别为97%和94%。以-βactin为内参照物,采用RT-PCR技术进行半定量分析,通过检测比较牛GDF-9基因在卵巢、输卵管、子宫、肾脏组织中mRNA的表达情况。结果表明,牛GDF-9基因在卵巢中表达量最高,在输卵管、子宫、肾脏中均有表达,但表达量不高。     

草鱼MyoG基因的克隆及其组织表达谱分析

为了获得草鱼(Myogenin) MyoG基因序列,阐明其在草鱼不同组织的表达规律。根据鲤鱼(Cyprinus carpio)基因MyoG序列(AB012881)设计引物,通过RT-PCR技术克隆草鱼MyoG的cDNA全序列,并对cDNA序列的氨基酸同源性、理化性质等进行了预测和分析。同时利用半定量RT-PCR分析草鱼MyoG基因在草鱼不同组织中的mRNA表达特性。结果表明：得到草鱼MyoG序列789 bp,开放阅读框(ORF)序列762 bp, GenBank登陆号为JQ793897。编码253个氨基酸,具有MyoD家族基因的典型性碱性螺旋-环-螺旋(Basic helix-loop-helix,bHLH)结构,与斑马鱼、鲤鱼、虹鳟、大西洋鲑等同源性较高,为73%~95%,但与哺乳动物和禽类如人、小鼠、猪、牛和鸡的同源性较低,为53%~57%。在草鱼红肌、白肌、脂肪、肝胰脏、肾脏、脑、肠、心脏、鳃中均检测到MyoG基因的表达,并且在白肌中表达量显著高于其他组织(P＜0.05),在脑、肝胰脏和鳃中亦有较高水平表达。成功获得草鱼MyoG基因序列,并在白肌中的表达显著高于其他组织,为研究MyoG在草鱼肌肉发育过程中的作用提供基础资料。     

藏鸡GEM基因克隆及其时空表达特性分析

旨在获得藏鸡GEM基因序列,阐明其组织表达和时序表达谱,同时分析基因表达与肌内脂肪(Intramuscular fat,IMF)沉积的关系,为进一步研究藏鸡肉质和脂肪沉积奠定基础。选取1,81,119,154,210日龄健康藏鸡为试验材料,屠宰后分别采集心、肝、脾、肺、肾、胸肌、腿肌和皮下脂肪组织,提取组织总RNA,利用RT-PCR技术克隆藏鸡GEM基因序列,利用实时荧光定量PCR技术检测该基因在藏鸡不同组织以及不同发育时期胸肌和腿肌的表达情况。结果表明,克隆获得藏鸡GEM基因序列940 bp(Gen Bank登录号:KY747399),其中,CDS为894 bp,5'UTR 24 bp和3'UTR22 bp,编码297个氨基酸,与原鸡、绿头鸭、人和小鼠GEM氨基酸序列相似性较高(83.50%~98.32%);组织表达结果显示,GEM在藏鸡肺组织中的表达水平最高,极显著高于其他组织(P0.01),在脂肪组织和脾组织中也存在较高水平的表达;时序表达结果显示,GEM基因在不同发育阶段藏鸡胸肌和腿肌中的表达模式存在差异,在胸肌中的表达水平随日龄的增加呈下降趋势,而在腿肌中随日龄的增加呈先上升后下降的表达趋势,且在119日龄达到峰值;GEM基因表达水平与不同发育阶段藏鸡胸肌和腿肌中IMF含量呈不同程度的相关,存在性别差异,且在公藏鸡腿肌中达到显著水平(r=0.414,P0.05)。结果表明,GEM基因可能在藏鸡脂质代谢中起重要调控作用。