天祝白牦牛IGF-1基因克隆、生物信息学及差异表达分析

旨在获得天祝白牦牛 IGF-1基因序列,分析其分子结构特征及在牦牛毛囊发育周期中的表达规律,为解析白牦牛毛囊发育及被毛生长提供理论依据。以天祝白牦牛体侧皮肤为试验材料,通过PCR扩增及测序技术克隆 IGF-1基因CDS区序列,并与黄牛序列比对,进行生物信息学分析;采用实时荧光定量PCR(qPCR)技术检测天祝白牦牛毛囊发育不同时期 IGF-1基因的mRNA表达水平。结果表明,天祝白牦牛 IGF-1基因的CDS区长465 bp,编码154个氨基酸; IGF-1基因编码蛋白的分子质量为17 065. 81 ku,理论等电点为9.36;蛋白质二级结构以无规卷曲(57.79%)和α-螺旋(27.27%)为主,序列分析表明,天祝白牦牛IGF-1蛋白为不稳定亲水蛋白;qPCR检测结果表明, IGF-1基因在牦牛毛囊发育的生长期、退行期和休止期均有表达,生长期和退行期表达量显著高于休止期。     

天祝白牦牛LF基因克隆及分子特征

 【目的】哺乳动物乳铁蛋白（Lactoferrin,LF）在抗菌、抗病毒、抗肿瘤、调节免疫等方面起着重要作用。本试验对天祝白牦牛乳铁蛋白基因的编码区进行克隆和分子特征分析。【方法】以处于干乳期的天祝白牦牛乳腺组织为材料,通过RT-PCR克隆了包含LF基因编码区的cDNA序列（GenBank收录号为EU547252）;将克隆获得的天祝白牦牛LF基因的cDNA与奶牛相应序列进行比对;对天祝白牦牛LF蛋白（GenBank收录号为ACB29795）与其它物种LF蛋白进行序列比对和进化树分析;对牦牛LF蛋白的特性和结构进行预测。【结果】克隆获得天祝白牦牛LF基因cDNA片段长度为2 344 bp,其中LF基因编码区全长2 124 bp,编码708个氨基酸;序列分析显示,克隆获得的牦牛cDNA序列与奶牛该序列存在15个碱基的变异,其中位于LF基因编码区的变异有12个,这些突变造成4个氨基酸变异;天祝白牦牛LF蛋白与奶牛、人、小鼠、山羊、绵羊、猪、狗、马、骆驼、猩猩、鸡LF蛋白氨基酸相似度分别为99.4%、69.5%、63.5%、92.4%、91.5%、72.9%、69.1%、72.6%、75.3%、69.5%和50.9%;各物种LF蛋白进化树符合物种进化规律;同源建模预测LF 3D模型显示,LF为多肽链在二级结构基础上折叠形成2个极相似的、对称的球状叶,即N叶和C叶,中间由1段对蛋白酶敏感的α-螺旋连接,呈“二枚银杏叶型”结构。【结论】从天祝白牦牛克隆获得LF基因编码区全长序列并揭示了其分子特征,为牦牛LF蛋白基因工程和蛋白质功能的研究奠定了基础。     

天祝白牦牛Lfcin基因克隆及生物信息学分析

利用PCR技术从天祝白牦牛基因组DNA中获得乳铁蛋白素(Lactoferricin,Lfcin)基因序列,将Lfcin基因连接于pGEM-T easy载体进行测序后,与奶牛的Lfcin基因序列进行比对;对牦牛、奶牛、人、小鼠等物种的Lfcin蛋白序列进行比对和进化树分析.结果表明:克隆获得了含天祝白牦牛乳铁蛋白第二外显子的DNA序列,共778 bp,其中Lfcin基因编码区长75 bp,编码25个氨基酸;序列分析显示,克隆获得的牦牛DNA序列与奶牛该序列存在9个碱基的变异,其中Lfcin基因编码区内有1个变异,为同义突变;牦牛和奶牛的Lfcin蛋白质序列完全相同,各物种Lfcin蛋白具有较高的同源性.     

牦牛MSTN基因内含子2多态性及与生长性状的相关性

采用PCR-SSCP技术对大通牦牛、甘南牦牛和天祝白牦牛(共277头)肌肉抑制素基因(MSTN)内含子2的部分序列进行了多态性研究,分析该基因与牦牛生长性状的相关性.结果表明,牦牛MSTN基因内含子2存在2个等位基因和3种基因型.在该基因座上,甘南牦牛、天祝白牦牛呈Hardy-Weinberg平衡状态,大通牦牛呈不平衡...     

类乌齐牦牛ACTA1基因克隆、分子特性及差异表达分析

【目的】骨骼肌α肌动蛋白1(actin alpha 1, ACTA1)主要参与骨骼肌纤维的发育,在骨骼肌活动中发挥重要作用。本试验主要扩增类乌齐牦牛ACTA1基因的cDNA序列,检测ACTA1基因在类乌齐牦牛不同组织中mRNA水平的表达规律。【方法】采用RT-PCR方法扩增并克隆类乌齐牦牛ACTA1基因CDS区;通过在线软件对其一级结构、二级结构、三级结构进行生物信息学分析;利用核苷酸序列及氨基酸序列进行同源性和系统进化树分析;应用RT-qPCR技术检测ACTA1基因在类乌齐牦牛不同组织中的表达模式。【结果】类乌齐牦牛ACTA1基因编码区全长1134 bp,结构稳定,共编码377个氨基酸。生物信息学分析发现,类乌齐牦牛ACTA1基因编码的蛋白质是一种结构较稳定、带负电的亲水性蛋白,二、三级结构以α-螺旋为主,包含2个明显的跨膜区域,无信号肽,属胞内蛋白。保守结构域中含有明显的NDB区域,蛋白结构高度保守。同源性分析表明,类乌齐牦牛与水牛ACTA1基因的核苷酸及氨基酸同源性均较高。系统进化树分析显示,类乌齐牦牛与水牛亲缘关系最近,黄牛次之。实时荧光定量PCR结果显示,ACTA1基因在臀肌和大脑高表达。【结论】获得类乌齐牦牛ACTA1基因的CDS区全长1134 bp,ACTA1基因在类乌齐牦牛肌肉和大脑组织中显著表达,为进一步研究分析ACTA1基因在调控牦牛肌肉发育及机制等方面奠定基础。     

猪链球菌rpoE基因克隆及生物信息学分析

本研究旨在克隆猪链球菌rpoE基因,并通过生物信息学软件预测分析猪链球菌rpoE基因编码蛋白功能及其调节机制。以猪链球菌基因组为模板扩增rpoE基因,成功测序后通过生物信息学软件预测该基因编码蛋白的理化性质、抗原表位等。结果表明,成功克隆的猪链球菌rpoE基因全长582 bp,编码一种富含谷氨酸、天冬氨酸及丝氨酸的亲水性胞质蛋白;二级结构分析显示,RpoE蛋白主要结构元件为α-螺旋和无规则卷曲,分别占52.3%和36.3%。综合分析认为,RpoE蛋白上存在5个优势抗原表位。     

牦牛DRA基因克隆测序及生物信息学分析

为全面解析牦牛MHCⅡ类基因结构与功能，采用分子克隆测序技术对大通牦牛DRA基因编码区进行等位基因频率估算并进行生物信息学分析。结果显示：大通牦牛DRA基因编码区含有762 bp的开放阅读框，共编码253个氨基酸；共有3个SNPs(g.2376C>T、g.2851C>G、g.3016C>A),其中第2、3外显子分别存在1个C→T的同义突变和C→A的错义突变(L→M),这两个突变均降低了大通牦牛DRA基因mRNA二级结构的稳定性；g.3016C>A突变前后编码蛋白质的分子量、原子总数、脂肪系数、不稳定系数、总平均亲水性方面存在差异；生物信息学的方法分析显示，BoLA-DRA基因是MHC基因家族中高度保守的基因。该研究结果可以为大通牦牛DRA基因结构与功能的研究奠定基础。     

牦牛DAZL基因编码区的克隆和序列特征与进化分析

根据黄牛DAZL基因序列设计引物,通过PCR扩增和克隆测序获得牦牛睾丸组织DAZL基因编码区序列,利用生物信息学软件分析牦牛DAZL基因编码区序列结构以及与其他物种的系统发育关系.结果表明:牦牛DAZL基因cDNA序列长度为1782 bp,编码区全长885 bp,编码295个氨基酸,与黄牛的氨基酸序列同源性为98.31%;牦牛DAZL蛋白含有DAZ基因家族所具有的典型的RNA结合域和DAZ重复基序.系统发育分析显示:牦牛与黄牛首先聚为一类,然后与哺乳纲的其他物种相聚,而与鱼纲、爬行纲动物的亲缘关系最远.     

麦洼牦牛H-FABP和MC4R基因的克隆及生物信息学分析

为探究H-FABP、MC4R基因在麦洼牦牛中的结构和功能,克隆测序麦洼牦牛H-FABP、MC4R基因的编码区全序列,并利用生物信息学软件分析其编码区序列、蛋白质结构、功能及进化关系。结果表明,麦洼牦牛的H-FABP基因全长440bp,其中编码区为401bp,编码133个氨基酸;MC4R基因全长1 434bp,其中编码区999bp,编码332个氨基酸。麦洼牦牛H-FABP和MC4R基因核苷酸序列与普通牛、绵羊、猪、人和小鼠的核苷酸比较,其一致性分别为83%~99%、85%~99%,其中与普通牛的最高(99%、99%),其次是绵羊(96%、95%),与小鼠的最低;说明在不同物种中,这2个基因属于直系同源的基因。H-FABP和MC4R蛋白均为疏水性结构蛋白。     

天祝白牦牛金属硫蛋白基因的克隆及表达

运用RT-PCR和RACE(rapid amplification of cDNA ends,RACE)技术获得天祝白牦牛金属硫蛋白(MT-2)基因全长cDNA序列,对其生物学进行分析,并通过荧光定量PCR双标准曲线法和2-ΔΔct法建立检测MT-2基因表达的方法.结果表明:扩增获得的天祝白牦牛MT-2基因全长为410bp(GenBank登录号:KF888633),ORF长185bp,编码61个氨基酸.该基因无跨膜结构,为非分泌型蛋白.构建系统进化树结果显示,天祝白牦牛MT-2基因在不同物种以及进化的过程中具有高度保守性,与黄牛和羊的亲缘关系最近.荧光定量PCR结果表明,双标准曲线法特异性强、灵敏度高、稳定性好,对天祝白牦牛MT-2的定量检测具有重要意义.     

牦牛和犏牛Dmc1基因序列分析及睾丸组织转录水平研究

 【目的】研究牦牛和犏牛Dmc1基因编码区序列、结构和睾丸组织mRNA表达水平,探讨Dmc1基因与犏牛雄性不育的关系,为揭示犏牛雄性不育的分子机理提供参考。【方法】通过PCR扩增和克隆测序获得牦牛和犏牛Dmc1基因部分cDNA序列,运用生物信息学方法分析牦牛和犏牛Dmc1基因编码区序列、蛋白结构和进化关系,利用实时荧光定量PCR技术检测牦牛和犏牛睾丸组织中Dmc1基因mRNA表达水平。【结果】牦牛和犏牛Dmc1基因编码区序列全长均为1 023 bp,编码340个氨基酸,与黄牛Dmc1基因的同源性为100%,与哺乳纲其它物种的同源性在90%以上。牦牛和犏牛Dmc1蛋白含有RecA蛋白家族典型的第二结构域,且与人、鼠Dmc1蛋白结构域一致。系统发育分析显示牦牛、犏牛和黄牛首先聚为一类,后与家犬相聚;人、黑猩猩和猕猴聚为另一类,而与鸟纲动物相聚较远,与经典分类基本一致。定量结果显示犏牛睾丸组织Dmc1基因mRNA表达水平较低,与牦牛差异极显著(P＜0.01),且犏牛表现出来的减数分裂障碍表型与小鼠Dmc1基因突变或敲除的表型一致。【结论】根据生物信息学分析结果推测牛Dmc1蛋白与人、鼠一样,在精母细胞减数分裂同源重组过程中发挥着重要作用;Dmc1基因在牦牛和犏牛睾丸组织中的表达量差异极显著(P＜0.01),结合犏牛雄性减数分裂障碍表型,表明睾丸组织Dmc1基因可能与犏牛的雄性不育有一定的关系。     

牦牛Cygb基因的克隆及序列分析

【目的】对牦牛Cygb基因进行克隆与序列分析,为进一步深入研究Cygb基因在牦牛对低氧环境适应性中的作用提供理论基础。【方法】参照GenBank中牛的Cygb基因序列设计引物,提取牦牛肝组织RNA,以反转录合成的cDNA为模版,克隆牦牛Cygb基因并进行测序,运用生物信息学软件对所得序列进行分析。【结果】牦牛Cygb基因编码区全长573bp,编码190个氨基酸,编码产物分子质量21.5ku,理论等电点为6.61。蛋白预测表明,Cygb编码蛋白整体表现为亲水性,蛋白质的二级结构主要由α螺旋及延伸链构成。同源性分析表明,11条序列当中牦牛与牛、绵羊等物种具有较高的同源性,在系统发育树中距离最近,其中牦牛与牛的同源性最高,达到99.0%。【结论】克隆到573bp的牦牛Cygb基因编码区全长序列,该序列在哺乳动物中具有很高的保守性。     

牦牛JHDM2A基因的克隆测序及其生物信息学分析

利用RT-PCR克隆技术对牦牛JHDM2A基因进行cDNA克隆测序,并用生物信息学软件分析该基因的编码区序列、蛋白结构及进化关系。结果表明:①牦牛JHDM2A基因cDNA序列大小为4 605bp,其中CDS区序列3 969bp,编码氨基酸1 323个。牦牛JHDM2A基因与人、小鼠、褐鼠、原鸡等物种该基因序列比对,一致性分别为90.3%、86.9%、86.3%、69.9%,在物种间具有较高的一致性。②牦牛的JHDM2A蛋白存在JMJC结构域,属于JMJD家族的一员,该蛋白是一种弱碱性、无跨膜结构的游离蛋白,不定位于细胞的任何部位,进化速度慢、保守性强。以上结果为进一步从分子水平上了解牦牛JHDM2A基因和JHDM2A蛋白的结构、功能提供了理论基础。     

大耳白兔MSTN基因SNPs位点筛查及生物信息学分析

为探明大耳白兔MSTN基因与生长发育及肉质性状的关联性,以大耳白兔为试验对象,构建DNA混合池,采用PCR扩增和直接测序技术对该基因进行单核苷酸多态性(SNP)筛查,从而筛选出对大耳白兔肉质性状有显著影响的SNP位点,利用生物信息学方法从分子水平对大耳白兔MSTN基因编码的蛋白质进行功能预测和同源性分析。结果显示:大耳白兔MSTN基因编码区序列全长1 128 bp,编码375个氨基酸,是一种不稳定的水溶性蛋白;蛋白质分子量42.8 ku,理论等电点为6.97;蛋白质二、三级结构均为混合型,无规则卷曲所占比例最高。在扩增区域的非编码区发现1个SNP位点,该突变不影响编码氨基酸的改变。同源性分析表明,大耳白兔MSTN基因与普通家兔相似度为100%,与家猫相似度较高,亲缘关系很近。     

牦牛和犏牛MEISETZ基因克隆及生物信息学分析

为探讨MEISETZ基因与犏牛雄性不育可能性关系,克隆测序牦牛、犏牛MEISETZ基因CDS区,运用生物信息学软件对其编码区作序列分析、蛋白结构与功能预测。结果表明,牦牛、犏牛MEISETZ基因CDS区长度均为688 bp,编码222个氨基酸残基;牦牛、犏牛MEISETZ蛋白均为偏碱性蛋白,不稳定指数高于阈值,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,二三级结构均以无规卷曲为主,均含有SET超家族结构域。系统进化分析显示,犏牛与牦牛聚为一类,亲缘关系最密切,序列高度保守。牦牛与犏牛核苷酸序列相比,共有4处发生碱基变异,相似性为99.4%;牦牛MEISETZ蛋白氨基酸序列与犏牛相比,144位(A→G)、204位(P→Q)2个位点发生变异,同源性为99.1%,研究为牦牛、犏牛MEISETZ基因结构与功能特别是犏牛雄性不育后续研究提供基础数据。     

美仁牦牛Akirin1基因克隆及在不同组织中的表达

【目的】Akirin1基因是调控成肌细胞分化的关键基因，克隆美仁牦牛Akirin1基因编码区（CDS）序列进行生物信息学分析，并检测该基因在各组织间的表达特征，为研究调控牦牛肌肉生长的基因功能提供理论依据。【方法】利用RT-PCR技术克隆美仁牦牛Akirin1基因CDS区序列，通过生物信息学软件分析蛋白理化性质和结构，预测蛋白信号肽和磷酸化位点及构建系统进化树；通过qPCR技术检测Akirin1基因在美仁牦牛成年牛各组织间及胎牛肌肉中mRNA的表达水平。【结果】美仁牦牛Akirin1基因CDS区全长579 bp，编192个氨基酸，蛋白相对分子质量为21 879.86 u，理论等电点8.91，总平均亲水性-0.822，为亲水性蛋白；系统进化树表明：美仁牦牛与普通牛和印度水牛亲缘关系最近，同源性分别为100%、98.44%;Akirin1蛋白有29处磷酸化位点，无信号肽和跨膜区，主要在细胞核中发挥生物学功能；美仁牦牛Akirin1蛋白主要是由α-螺旋和无规则卷曲组成。Akirin1基因在美仁牦牛脂肪组织中表达量最高，与其他组织比较差异显著（P<0.05），且肌肉和心脏组织中的表达量最...     

牦牛SPAG11基因克隆与生物信息学分析

【目的】克隆牦牛(Bos grunniens)精子相关抗原11(Sperm-Associated Antigen 11,SPAG11)基因,并了解其分子结构特征,为进一步研究牦牛SPAG11生物学功能奠定基础。【方法】从牦牛睾丸中提取总RNA,RTPCR扩增并克隆SPAG11C、SPAG11 D和SPAG11E基因,测序后进行生物信息学分析。【结果】克隆出牦牛SPAG11基因3个亚型:SPAG11C、SPAG11 D和SPAG11E,序列大小分别是351,408和261bp,分别编码117,129和80个氨基酸,其中SPAG11 D和SPAG11E序列包含1个完整开放阅读框(ORF),SPAG11C序列包含部分ORF。牦牛SPAG11C、SPAG11 D和SPAG11E核苷酸序列与黄牛(Bos taurus)相应序列相似性最高,而与黄牛β-防御素1相似性较低(50%)。3个蛋白亚型均具有β-防御素家族基本特性,生物信息学分析显示其均含有磷酸化位点。【结论】成功克隆牦牛SPAG11C、SPAG11 D和SPAG11E基因,明确了其编码蛋白的分子结构特征。     

黄牛、牦牛和犏牛b-Sycp2基因的克隆 与睾丸组织mRNA的表达水平

【目的】克隆黄牛、牦牛和犏牛Sycp2基因序列,了解牛Sycp2基因序列特征和组织表达特征,分析睾丸组织中Sycp2基因的表达水平。【方法】采用电子克隆和克隆测序技术获得黄牛、牦牛和犏牛Sycp2基因序列,利用生物信息学方法分析其序列特征;采用RT-PCR分析牛Sycp2基因的组织表达特征;采用real-time PCR技术检测黄牛、牦牛和犏牛睾丸组织Sycp2基因的表达水平。【结果】①黄牛、牦牛和犏牛Sycp2基因编码区序列全长均为4 365 bp,命名为b-Sycp2,编码蛋白含有1 454个氨基酸残基,并包含卷曲螺旋结构域等典型结构域;②b-Sycp2基因在睾丸组织中特异表达,黄牛和牦牛睾丸组织中b-Sycp2基因的表达水平显著高于犏牛（P＜0.05）。【结论】成功克隆了b-Sycp2基因,b-Sycp2基因为睾丸组织的特异表达基因,且黄牛和牦牛睾丸组织b-Sycp2基因表达水平显著高于犏牛。     

静宁鸡肌肉生长抑制素基因单核苷酸多态性筛查及生物信息学分析

为了在静宁鸡群体中筛选出肌肉生长抑制素基因(myostatin, MSTN)突变个体,通过若干世代选育而培育出产肉率较高的优良家禽品种,以第5世代静宁鸡为试验对象构建DNA混合池,通过分段扩增获得静宁鸡MSTN基因编码序列,并对其进行单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism, SNP)筛查和生物信息学分析。结果表明:静宁鸡MSTN基因编码区全长1 128 bp,编码375个氨基酸,该蛋白为亲水性蛋白;编码区共筛查到4个SNPs,分别为exon1-c.60GA、exon1-c.195CG、exon1-c.234GA、exon3-c.966GT,均为同义突变;核苷酸突变后mRNA二级结构和自由能的改变导致其结构稳定性发生改变;蛋白质二、三级结构的主要元件为无规则卷曲,延伸链、α-螺旋和β-转角则散布于整个蛋白质结构中。综上表明,静宁鸡MSTN基因具有较高的突变性,为静宁鸡生长性状的标记辅助选择提供了分子基础。     

牦牛POMC基因的克隆及生物信息学分析

为探讨工布江达牦牛POMC基因的分子结构特征,通过分子克隆技术获得工布江达牦牛POMC基因全序列,采用生物信息学方法对该基因及其编码蛋白的基本理化性质、疏水性、信号肽、二级结构等进行预测与分析。结果表明,工布江达牦牛POMC基因包含1个798bp的开放阅读框,编码265个氨基酸,其编码蛋白属于亲水性蛋白,具有明显的信号肽,二级结构主要以无规卷曲和α-螺旋为主。以POMC基因构建的邻接系统发育树表明,工布江达牦牛POMC与野牦牛、普通黄牛、水牛和羊等品种的POMC遗传距离较近,具有高度同源性。