牛源CCR7基因克隆、生物信息学及表达分析

【目的】 探究CC趋化因子受体7(CC chemokine receptor 7,CCR7)基因编码蛋白的生物学特性及其mRNA在健康和炎性奶牛乳腺组织中的表达量。【方法】 使用PCR扩增并克隆中国荷斯坦奶牛CCR7基因CDS区,测序后进行相似性比对及系统进化树构建;使用多种生物信息学软件分析CCR7蛋白的组成、理化性质及结构等;使用实时荧光定量PCR技术检测CCR7基因在健康和炎性奶牛乳腺组织中的表达差异。【结果】 中国荷斯坦奶牛CCR7基因CDS区全长1 325 bp,与绵羊的相似性较高(95.2%),亲缘关系较近;与鸡的相似性较低(56.4%),亲缘关系较远。CCR7基因编码379个氨基酸,其中亮氨酸含量最多,缬氨酸含量次之,组氨酸和色氨酸含量最低;CCR7蛋白分子质量为14.56 ku,理论等电点为8.89,平均亲水系数为0.640,是一种跨膜疏水性蛋白。CCR7蛋白信号肽切割位点可能存在于第24和25位氨基酸之间。CCR7蛋白二级结构中α-螺旋占比最大,高达51.72%,三级结构主要为α-螺旋和无规则卷曲。CCR7基因在炎性奶牛乳腺组织中的表达量极显著高于健康乳腺组织(P<0.01),其可能在奶牛乳腺炎的免疫调控中有着重要的作用。【结论】 试验成功克隆出牛CCR7基因CDS区序列,并进行了相应的生物信息学分析及组织定量表达,为进一步研究CCR7基因的具体功能提供材料,对于探究CCR7基因在奶牛乳腺炎中的调控功能具有重要的意义。     

奶牛SP1基因结构及对乳脂合成功能的初步分析

旨在探讨中国荷斯坦奶牛的特异性蛋白1（specificity protein，SP1）基因结构特征及其对奶牛乳脂合成的影响。根据NCBI已经公布的奶牛SP1基因序列（NM_001078027.1），利用生物信息学分析其序列保守性、理化性质、蛋白亲水性、蛋白质结构及互作蛋白；采用PCR技术扩增并克隆SP1基因CDS序列。然后，选取6头健康的中国荷斯坦奶牛，分别取泌乳期和干奶期奶牛乳腺组织，运用实时荧光定量PCR和Western blot方法检测SP1基因在不同时期奶牛乳腺组织中的表达情况。分离并纯化泌乳期奶牛乳腺上皮细胞，通过SP1过表达及干扰检测其对乳脂合成的影响，分别进行3次独立试验。结果显示，SP1基因序列在不同物种间高度保守，与山羊相似度最高（98.94%）。奶牛SP1基因CDS区序列长2 361 bp，编码786个氨基酸，蛋白分子质量为80 902.17 u，理论等电点为6.94。平均疏水指数为-0.438，为不稳定的亲水性蛋白。SP1序列包含3个锌指结构，SP1蛋白二级结构以无规则卷曲（52.29%）为主。STRING蛋白互作分析结果显示，SP1与转录因子AP-1（JUN）、雌激素受体α（ERα）、MYC原癌基因蛋白（MYC）、TATA盒结合蛋白（TBP）等蛋白存在相互作用。实时荧光定量PCR和Western blot结果显示，SP1的mRNA和蛋白在泌乳期的表达量显著高于干奶期（P<0.01）。在奶牛乳腺上皮细胞中过表达SP1显著增加细胞甘油三酯的合成（P<0.01），而干扰SP1的表达，甘油三酯合成显著降低（P<0.01）。以上结果提示，SP1正向调控乳脂合成，分析SP1基因结构和功能为深入研究SP1对泌乳奶牛乳脂合成调控机制提供理论依据。     

猪TRIM3基因克隆、生物信息学及组织表达分析

【目的】克隆大白猪三基序结合蛋白3（tripartite motif-containing 3,TRIM3）基因,并对其进行生物信息学和组织表达分析。【方法】采用PCR技术扩增并克隆大白猪TRIM3基因CDS全长序列,连接pMD18-T载体并转化大肠杆菌DH5α感受态细胞,通过蓝白斑筛选阳性克隆,菌液PCR鉴定后测序,与不同物种TRIM3基因序列比对并构建系统进化树;应用多种在线软件对其编码蛋白进行生物信息学分析,并利用实时荧光定量PCR方法检测TRIM3基因在大白猪不同组织中的相对表达量。【结果】大白猪TRIM3基因CDS序列全长2 235 bp,编码744个氨基酸。相似性和遗传进化分析结果显示,大白猪与野猪的相似性最高,达99.7%,与鸭的相似性最低,为75.1%;大白猪TRIM3基因与野猪先聚为一类,与牛和山羊亲缘关系较近。生物信息学分析显示,大白猪TRIM3蛋白分子质量为80.58 ku,理论等电点（pI）为8.32,不稳定系数为40.85,为亲水性蛋白,但不是分泌蛋白,无糖基化位点,预测其有60个磷酸化位点,主要存在于细胞质内;在TRIM3蛋白二级结构中以无规则卷曲为主,占41.67%,三级结构模型预测结果与二级结构一致。组织表达分析表明,大白猪TRIM3基因在心脏、肝脏、脾脏、肺脏、肾脏、肌肉、气管、结肠中均有分布,肺脏中表达量最多且显著高于其他组织（P＜0.05）。【结论】本研究成功克隆大白猪TRIM3基因CDS全长序列,并进行了生物信息学和组织表达分析,为进一步研究大白猪TRIM3蛋白的免疫学功能提供理论依据,对探究大白猪TRIM3基因参与先天性免疫和抗病毒感染分子机制具有重要意义。     

绵羊CREBRF基因克隆、生物信息学及组织表达分析

【目的】 对绵羊Luman/CREB3募集因子(CREBRF)基因进行克隆和生物信息学分析,并检测其在绵羊不同组织中的表达量,为探究CREBRF基因在绵羊中的生物学功能提供理论参考。【方法】 以绵羊卵巢cDNA为模板,通过PCR扩增和克隆绵羊CREBRF基因完整CDS区序列,并进行相似性比对、系统进化树构建及生物信息学分析;利用实时荧光定量PCR方法检测CREBRF基因在绵羊不同组织中的表达水平。【结果】 绵羊CREBRF基因CDS区序列全长1 920 bp,编码639个氨基酸。相似性比对结果表明,绵羊CREBRF氨基酸序列与山羊、牛、人、小鼠、猪、犬、马、鸡、鸭和斑马鱼的相似性分别为99.8%、99.1%、95.4%、93.6%、98.3%、97.5%、98.4%、88.0%、87.5%和61.3%。系统进化树分析结果显示,绵羊与山羊、牛的亲缘关系最近,与斑马鱼亲缘关系最远。生物信息学分析发现,绵羊CREBRF蛋白分子式为C₃₁₂₆ H₄₉₁₄ N₈₅₈ O₁₀₅₆ S₂₁,分子质量为72.08 ku,等电点(pI)为4.77,半衰期为30 h,肽链N-端为蛋氨酸(Met),不稳定系数为54.83;CREBRF蛋白存在于细胞核内,不具备跨膜性,无信号肽,为亲水性不稳定蛋白。CREBRF蛋白二级结构主要以无规则卷曲(47.57%)为主,其次为α-螺旋(37.09%)。实时荧光定量PCR结果显示,CREBRF基因在绵羊不同组织中均有表达,其中在心脏、肾脏和卵巢中表达量显著高于其他组织(P<0.05)。【结论】 本试验获得了绵羊CREBRF基因CDS区全长序列,并初步研究了其组织表达规律,为研究绵羊胚胎发育的调控机制及提高繁殖力等提供了材料。     

山羊CC类趋化因子受体(CCR2)基因的克隆及组织表达分析

本研究旨在克隆山羊CC类趋化因子受体基因(CCR2)的CDS区序列,并检测其在山羊不同组织中mRNA和蛋白表达水平,从而为CCR2基因在山羊脂代谢中的作用研究奠定基础。选取2~3周岁的健康简州大耳羊和藏山羊羯羊各4只,屠宰后分别采集心、肝、脾、肺、肾、肌肉和皮下脂肪组织,分别提取组织总RNA及总蛋白,利用RT-PCR法克隆山羊CCR2基因序列,进行生物信息学分析,并利用实时定量PCR法和Western blot分别检测CCR2基因mRNA和蛋白的表达水平。结果显示,克隆得到CCR2基因cDNA序列1 186bp,包含CDS全长1 100bp,5′UTR 2bp和3′UTR 74bp,编码370个氨基酸残基。山羊CCR2氨基酸序列与牛、猪、小鼠、人的相似性分别为97.3%、91.9%、77.0%和69.2%。山羊CCR2基因与牛具有最近的亲缘关系,其次为猪、狗和小鼠,而与人的亲缘关系较远。组织表达结果显示,CCR2在两种山羊肾和心中均具有较高的表达水平,而在皮下脂肪和肌肉中的表达水平较低。这些结果表明,CCR2可能在山羊脂质代谢过程中具有重要的调控作用。     

水牛PNPLA8基因编码区克隆、表达分析及催乳素对该基因的调节作用

为了探究磷脂酶patatin样域包含蛋白8（patatin-like phospholipase domain containing 8,PNPLA8）在水牛乳腺脂质代谢中的作用,试验根据GenBank中公布的奶牛PNPLA8基因序列（登录号：XM_005205444.4）设计引物,应用PCR扩增并克隆水牛PNPLA8基因编码区（CDS）,应用生物信息学软件分析序列及蛋白质结构;抽提水牛不同组织及不同泌乳期乳腺组织RNA,利用实时荧光定量PCR检测PNPLA8基因在不同组织间和不同泌乳期的表达;利用不同浓度的催乳素处理水牛乳腺上皮细胞,通过定量检测催乳素对PNPLA8基因表达的影响。结果显示,水牛PNPLA8基因CDS长2 355 bp,编码784个氨基酸,与牦牛、山羊等PNPLA8基因具有较高的同源性;PNPLA8基因在所检测的水牛11个组织中有不同水平的表达,在肺脏和乳腺中表达量相对较高,在脂肪和肌肉组织中表达量较低;在整个泌乳期内PNPLA8基因的表达呈现"低-高-低"趋势;催乳素处理水牛乳腺上皮细胞结果显示,随着催乳素浓度升高,PNPLA8基因表达量逐渐下降。本研究成功克隆了水牛PNPLA8基因,并发现PNPLA8基因是参与乳腺泌乳的一个功能基因,为进一步研究PNPLA8基因在水牛乳腺中的功能奠定基础。     

奶牛乳腺组织中ACSL5基因的表达量差异分析

旨在分析高蛋白和低蛋白中国荷斯坦奶牛的乳腺组织中ACSL5基因表达量差异。以高蛋白的中国荷斯坦奶牛及低蛋白的中国荷斯坦奶牛为研究对象,分别提取乳腺组织总RNA,运用实时定量荧光PCR技术,检测奶牛乳腺组织中ACSL5基因的表达量。结果显示:在所检测的6头不同奶牛的乳腺组织中,ACSL5基因均有表达,且在高蛋白奶牛乳腺组织中的表达量显著低于低蛋白奶牛的乳腺组织(P0.05)。结果表明,本试验初步验证ACSL5基因的表达可能与奶牛的乳蛋白具有相关关系,为进一步对ACSL5基因的生物学功能和作用机制的研究奠定了基础。     

奶山羊ACSL6基因克隆及表达调控分析

研究旨在获得西农萨能奶山羊长链脂酰CoA合成酶6（long-chain acyl-CoA synthetase 6，ACSL6）基因CDS序列，初步探究其对奶山羊乳腺上皮细胞脂质代谢的影响。以西农萨能奶山羊原代乳腺上皮细胞为试验材料，对ACSL6基因进行扩增和克隆，并利用实时荧光定量PCR方法对ACSL6基因进行组织表达分析，针对ACSL6基因的碱基序列利用在线软件进行生物信息学分析，采用RNA干扰技术改变奶山羊乳腺上皮细胞中ACSL6基因mRNA的表达水平。结果显示，ACSL6基因CDS区全长为2 169 bp，编码722个氨基酸；生物信息学分析表明ACSL6蛋白为碱性不稳定蛋白。组织表达分析显示，ACSL6基因在奶山羊乳腺组织中高度表达，其次为脾脏。将设计合成的siRNA转染乳腺上皮细胞，发现干扰ACSL6基因的表达使脂质代谢相关基因乙酰辅酶A羧化酶（acetyl CoA carboxylase，ACC）、硬脂酰辅酶A去饱和酶1（stearyl-CoA dehydrogenase 1，SCD1）、脂肪酸转运蛋白36（cluster of differentiation 36，CD36）、固醇调节元件结合蛋白1（sterol regulatory element binding proteins 1，SREBP1）的mRNA表达水平极显著下调（P<0.01）。本研究结果为从蛋白及个体水平上研究ACSL6基因对奶山羊乳腺脂质代谢的影响提供理论依据。     

西农萨能奶山羊SERPINA1基因克隆、生物信息学及组织表达分析

本研究旨在克隆西农萨能奶山羊SERPINA1基因的CDS区,采用生物软件和在线预测工具进行生物信息学分析,通过实时荧光定量PCR技术检测SERPINA1基因在西农萨能奶山羊各组织间mRNA的表达水平。根据GenBank中山羊SERPINA1基因CDS区序列（登录号：XM_018066209.1）,利用Primer Premier 5.0软件设计特异性引物,RT-PCR扩增目的基因,构建原核表达载体测序后对序列进行生物信息学分析;采集西农萨能奶山羊心脏、肝脏、脾脏、肺脏、乳腺、肾脏、肌肉、瘤胃和小肠组织,提取组织RNA,反转录为cDNA模板,设计特异性定量引物,进行实时荧光定量PCR,检测SERPINA1基因在不同组织中的表达差异。结果显示,西农萨能奶山羊SERPINA1基因CDS区全长1 326 bp,编码441个氨基酸;同源性比对分析显示,西农萨能奶山羊与山羊、绵羊、牛和小鼠SERPINA1基因核苷酸序列同源性分别为100%、98.6%、95.7%和71.6%,与山羊亲缘关系最近,其次是绵羊。SERPINA1蛋白分子质量为48.71 ku,等电点为5.71,为跨膜亲水蛋白;SERPINA1氨基酸序列分别有62个磷酸化位点,3个跨膜区结构。组织表达分析显示,SERPINA1基因在西农萨能奶山羊肝脏组织中显著高表达（P<0.05）,其次是乳腺组织,在肺脏组织中表达量最低。研究结果为进一步探究SERPINA1基因在奶山羊乳蛋白合成代谢中的作用提供理论依据。     

关中奶山羊FGF2基因克隆、生物信息学分析及组织表达研究

【目的】对关中奶山羊成纤维细胞生长因子2（fibroblast growth factor 2，FGF2）基因进行克隆及生物信息学分析，并检测其在山羊各组织中的表达差异，为后续探究该基因的功能奠定基础。【方法】以关中奶山羊乳腺cDNA为模板，采用RT-PCR技术扩增并克隆关中奶山羊FGF2基因完整CDS区序列，进行相似性比对、系统发育树构建及生物信息学分析；运用实时荧光定量PCR方法检测FGF2基因在关中奶山羊心脏、肝脏、脾脏、肾脏、背最长肌、肺脏、乳腺和卵巢组织中的表达情况。【结果】关中奶山羊FGF2基因编码区长468 bp，可编码155个氨基酸，分子质量为17.26 ku，理论等电点为9.58，其中含量最高的是甘氨酸，占10.3%。相似性比对结果表明，关中奶山羊FGF2氨基酸序列与人、牛、马、兔、绵羊、虎鲸和野猪的相似性分别为98.7%、99.4%、100.0%、98.7%、99.4%、99.4%和62.6%。系统进化树显示，FGF2基因在不同物种间具有高度保守性，与马的亲缘关系最近。关中奶山羊FGF2蛋白不稳定指数为38.39，属于稳定亲水性蛋白质，不含跨膜结构和信号肽；FGF2蛋白二级结构含有α-螺旋、β-转角、延伸链、无规则卷曲，分别占比10.32%、14.19%、30.97%、44.52%。蛋白质互作预测分析显示，FGF2蛋白与FGFR、KDR、FGF1、FGFR4、MET和FGFR1等与乳腺生长发育相关的蛋白存在相互作用。实时荧光定量PCR检测到关中奶山羊FGF2基因在心脏、肝脏、脾脏、肾脏、背最长肌、肺脏、乳腺和卵巢中均有表达，在乳腺中表达水平最高，其次为卵巢，在背最长肌中的表达水平最低。【结论】关中奶山羊FGF2基因CDS区序列长468 bp，编码155个氨基酸，为亲水蛋白，二级结构以延伸链和无规则卷曲为主。FGF2基因在关中奶山羊泌乳高峰期的不同组织中均有表达。本试验结果为进一步探究FGF2基因在关中奶山羊乳腺发育中的作用及其具体功能提供了参考。     

奶牛NR1D1基因的真核表达载体构建、表达谱及其在卵巢组织的定位

旨在克隆奶牛核受体亚家族1 D组成员1(nuclear receptor subfamily 1 group D member 1,NR1D1)基因的蛋白编码序列(coding sequence, CDS),构建其真核表达载体，预测分析NR1D1基因的生物学功能，并检测该基因的组织表达谱及其在卵巢组织的表达分布。本研究以5头健康的24月龄雌性奶牛为试验动物，PCR扩增带有同源臂的奶牛NR1D1基因CDS区全长片段，利用同源重组法将目的片段连接至线性化的pcDNA3.1-Puro-N-3HA空载体，构建重组质粒，利用酶切、PCR及测序对重组质粒进行鉴定。结合质粒测序结果，利用生物信息学软件预测分析该基因的生物学功能。将鉴定正确的质粒转染至HEK293T细胞，利用实时荧光定量PCR(qPCR)与Western blotting技术检测NR1D1基因在mRNA与蛋白水平的表达。此外，利用qPCR检测奶牛NR1D1基因的组织表达谱，并利用免疫组织化学技术检测NR1D1蛋白在奶牛卵巢组织的表达分布。结果，成功获得带有同源臂的奶牛NR1D1基因的CDS区全长片段(1 884 bp),酶切、PCR及...     

奶牛乳腺中4F2hc基因的表达模式及亮氨酸对其表达的调控研究

为了研究4F2hc在奶牛乳腺中的表达模式及调控方式，进一步明确氨基酸在奶牛乳腺上皮细胞中的跨膜转运过程，本研究采用Western blotting和实时荧光定量PCR技术检测了4F2hc在泌乳期和干奶期奶牛乳腺组织中的表达变化；在体外培养的泌乳期奶牛乳腺上皮细胞中添加亮氨酸，采用Western blotting和实时荧光定量PCR技术检测其对奶牛乳腺上皮细胞中4F2hc表达的影响；采用雷帕霉素抑制剂抑制mTOR信号通路，使用Western blotting方法检测mTOR信号抑制后奶牛乳腺上皮细胞中4F2hc表达以及乳蛋白合成的变化。结果显示，在泌乳期的奶牛乳腺组织中4F2hc的mRNA和蛋白表达水平均显著或极显著高于干奶期（P<0.05，P<0.01）；在体外培养的奶牛乳腺上皮细胞中添加亮氨酸可以极显著提高乳腺上皮细胞中4F2hc的mRNA和蛋白质表达水平（P<0.01）；亮氨酸刺激可以激活细胞内的mTOR信号通路（P<0.05），而雷帕霉素处理则可以显著抑制mTOR信号分子的磷酸化并极显著抑制亮氨酸诱导的4F2hc的表达（P<0.05，P<0.01），进而极显著抑制β-Casein的合成（P<0.01）。以上研究结果表明，4F2hc基因的表达与奶牛乳腺的泌乳活性之间呈正相关，亮氨酸可以通过激活mTOR信号通路来调节4F2hc基因的表达，进而影响乳蛋白的合成。     

Cloning,Expression Analysis and Regulation of PNPLA8 Gene by Prolactin in Buffalo

In order to investigate the role of patatin-like phospholipase domain-containing 8(PNPLA8) in lipid metabolism of mammary gland in buffalo,the coding region (CDS) was amplified and cloned by PCR based on the sequence of Bos taurus PNPLA8 gene in GenBank (accession No.:XM_005205444.4) were analyzed using bioinformatics software.Total RNA was extracted from different tissues of buffalo and mammary glands,which were harvested from different lactating buffaloes.The expression of PNPLA8 gene mRNA in different tissues and different lactation period was detected by Real-time quantitative PCR.For buffalo mammary epithelial cell treatment,different concentrations of prolactin were used and the effect of prolactin on the expression of PNPLA8 gene was detected by Real-time quantitative PCR.The results showed that the length of the PNPLA8 gene CDS was 2 355 bp,encoding 784 amino acids.The sequence showed high homology with Bos mutes and Capra hircus.PNPLA8 gene was expressed at different levels in 11 tissues examined,with a relatively high level in the lung and mammary tissues while the low level in the fat and muscle tissues.The expression abundance of the PNPLA8 gene was variable during lactation and showed a trend of "low-high-low".Prolactin treatment showed that the expression of PNPLA8 gene decreased with the increase of prolactin concentration.In this study,PNPLA8 gene of buffalo was successfully cloned,and the expression of PNPLA8 gene in different tissues and the lactation period was analyzed.Herein,the effect of prolactin on the expression of PNPLA8 gene was studied that laid a foundation for further research on PNPLA8 gene of mammary gland in buffalo.     

干扰CREB基因对奶山羊乳腺上皮细胞脂质合成相关基因表达及甘油三酯合成的影响

旨在筛选奶山羊cAMP应答元件结合蛋白CREB（cAMP response element binding protein）基因的siRNA,揭示干扰该基因后对乳腺上皮细胞中乳脂合成相关基因表达及甘油三酯合成的影响。本研究通过qRT-PCR方法从西农萨能奶山羊乳腺组织中扩增CREB基因完整的CDS区,进行序列分析和不同泌乳时期表达水平分析,合成靶向CREB基因的siRNA,利用荧光定量PCR筛选有效siRNA,并检测脂质合成相关基因的表达,采用试剂盒检测细胞内甘油三酯含量。结果表明：1）克隆得到全长为984 bp的奶山羊CREB基因的CDS区（GenBank登录号：MK158073）,并对其进行生物信息学分析。2）该基因在奶山羊泌乳盛期乳腺组织的表达量为干奶期的1.93倍（P<0.05）。3）成功筛选到靶向CREB基因的有效siRNA,干扰效率为72%（P<0.01）;并将其在奶山羊乳腺上皮细胞进行转染,通过qRT-PCR检测脂质合成相关基因的表达,与对照组相比,干扰CREB基因后显著抑制了FASN、ACACA、SCD1、FABP3、LPL、CPT1B、GPAM和DGAT2基因表达量（P<0.05）,并显著增加了HSL基因表达量（P<0.05）;且细胞内甘油三酯含量被显著下调（P<0.05）。综上所述,CREB基因在奶山羊原代乳腺上皮细胞中很可能通过调控脂质代谢相关基因的表达及甘油三酯含量对山羊的乳脂合成过程发挥重要作用。