GPNMB通过调控MITF下游色素相关基因表达影响黑色素细胞色素的生成

【目的】探究GPNMB是否会通过调控MITF及其下游色素相关基因的表达来影响黑色素细胞中色素的生成,为进一步阐明GPNMB对黑色素细胞中色素生成的具体机制提供理论依据。【方法】首先对小鼠GPNMB核酸序列进行检索,通过对GPNMB和慢病毒表达载体序列分析来筛选出合适的酶切位点,在此选取SalⅠ和XbaⅠ作为酶切位点。并对GPNMB基因序列设计含有SalⅠ和XbaⅠ酶切位点的全长引物,克隆GPNMB基因全长序列,将含有酶切位点的GPNMB基因片段与T载体进行连接,送华大基因测序。将构建成功的T载体提取质粒,双酶切后将其与含有绿色荧光蛋白(GFP)的慢病毒表达载体相连接,送华大基因进一步测序确认。使用质粒中提试剂盒获得大量去内毒素的GPNMB慢病毒真核表达载体。通过体外培养小鼠黑色素细胞,选择细胞对数生长期利用细胞转染技术过量表达GPNMB。观察转染后黑色素细胞形态特征变化和绿色荧光蛋白的表达量,收集黑色素细胞,并对其进行转染效率验证,黑色素含量进行测定,以及经Real-time PCR和Western blot检测转染后PMEL、MITF、TYR、TYRP1、TYRP2和OA1的mRNA和蛋白的表达量。【结果】与正常组(Control)相比试验组(Vector-GFP-GPNMB)、空载组(Vector-GFP)中黑色素细胞的形态特征无明显变化,并且试验组、空载组的绿色荧光蛋白表达量显示5μg DNA/孔转染效率最高。相对于空载组和正常组,试验组的GPNMB mRNA和蛋白水平都显著的升高(P0.01)。与空载组相比,试验组黑色素含量升高1.34倍,差异显著(P0.01)。Real-time PCR检测结果显示,MITF mRNA显著降低2.25倍(P0.01);PMEL mRNA显著升高1.59倍(P0.05);TYRP1 mRNA显著升高2.35倍(P0.01);TYRP2 mRNA显著升高1.60倍(P0.01);TYR mRNA升高1.65倍和OA1 mRNA升高1.5倍,但变化不明显。Western blot检测结果显示,MITF蛋白显著降低1.59倍(P0.01);TYR蛋白显著升高1.23倍(P0.01);TYRP2蛋白显著升高4.35倍(P0.01);OA1蛋白显著升高1.31倍(P0.05);TYRP1蛋白升高1.05倍,但变化不明显。【结论】GPNMB过量表达使MITF下游基因PMEL、TYR、TYRP1、TYRP2和OA1的表达量增加,却使MITF的表达量降低,由此表明GPNMB可能受非MITF调控路径调节PMEL、TYR、TYRP1、TYRP2和OA1的表达,从而影响黑色素的生成。     

Pax6 PAI亚结构域在黑色素细胞中对MITF、TYR、TYRP1和TYRP2的影响

【目的】高度保守的PAX转录因子家族在黑色素细胞的分化和黑色素的生成中起重要的作用,其家族共有的PD结构域是其与下游基因结合的主要位点,而PD结构域氨基端的PAI亚结构域在其与下游基因的结合过程中发挥重要的作用。研究表明Pax6在视网膜上皮黑色素细胞的分化中发挥至关重要的作用,本试验借助研究Pax6 PAI亚结构域的功能来对PAX转录因子家族共有的PD结构域和PAI亚结构域进行研究。【方法】首先通过Psipred对Pax6 PD结构域的结构进行分析,使用NCBI对Pax6 PD结构域与下游基因的结合位点进行分析,使用Jaspar对MITF、TYR、TYRP1和TYRP2启动子中Pax6 PD结构域可能的作用位点进行预测。使用普通PCR克隆Pax6PAI亚结构域,将其连入T载体,酶切后连入慢病毒载体,并送公司测序确认。将构建好的PAI亚结构域过表达载体通过细胞转染导入到培养的小鼠黑色素细胞中,使其过量表达。收集细胞,分别通过观察绿色荧光蛋白检测转染效率,使用RT-PCR和Western blot来检测MITF、TYR、TYRP1和TYRP2在m RNA和蛋白水平的变化,同时检测黑色素细胞中黑色素生成量的变化。【结果】通过NCBI分析可知,Pax6 PD结构域与下游基因的作用位点主要集中在氨基端的PAI亚结构域。通过Jaspar预测分析,得知,MITF启动子-695处存在Pax6 PD结构域的结合位点,TYR启动子-873和-1133处存在Pax6 PD结构域的结合位点,TYRP1启动子-629处存在Pax6 PD结构域的结合位点,TYRP2启动子-655处存在Pax6 PD结构域的结合位点。在黑色素细胞中过表达Pax6 PAI亚结构域后,与空载组相比,试验组MITF m RNA升高2.05倍(P0.01),蛋白质升高1.7倍(P0.01);TYR m RNA升高2.09倍,蛋白质升高2倍(P0.05);TYRP1 m RNA升高2.93倍(P0.05),蛋白质升高1.9倍(P0.01);TYRP2 m RNA升高3.62倍(P0.01),蛋白质升高1.37倍。同时试验组的黑色素含量是空载组黑色素含量的1.33倍(P0.001)。【结论】在小鼠黑色素细胞中,过表达Pax6 PAI亚结构域可以促进MITF、TYR、TYRP1和TYRP2的表达,进而使黑色素细胞黑色素的生成量增加。     

绿色荧光蛋白在IGF2b基因慢病毒载体感染鲤受精卵中的标记效果

以水母绿色荧光蛋白基因为模板进行PCR扩增得到目的基因(Green fluorescence protein, GFP),然后加上酶切位点BamHI和NheI,构建pLenti6.3IRESEGFP载体,转染DH5α感受态细胞进行菌落PCR,取阳性进行酶切鉴定,再取呈阳性的质粒进行测序,使用浓度为1 μg/μL的质粒与慢病毒表达载体进行连接,通过荧光显微镜观察到绿色荧光,表明本实验获得的GFP和慢病毒载体整合成功;用此转染293T细胞,通过荧光显微镜同样检测到了绿色荧光。使用建鲤的组织提取RNA,然后按照Fermentas公司的MMLV操作说明书进行反转录,得到IGF2b基因后加酶切位点进行扩增,将IGF2b整合到用GFP作为标记基因的慢病毒载体上,再以此转染建鲤未分裂的受精卵,48 h后通过荧光显微镜也观察到了绿色荧光蛋白的表达。试验表明绿色荧光蛋白在IGF2b基因慢病毒载体感染鲤受精卵中的标记是成功的。这些结果为基于含有GFP慢病毒转基因鱼育种技术的开发奠定了基础。     

番茄抗性相关基因SlHin1的克隆、表达与抗病毒功能

【目的】克隆番茄抗性相关基因Sl Hin1(harpin-induced gene 1),分析其生物信息学特征、组织表达和亚细胞定位情况,研究其在抗烟草花叶病毒侵染、移动中的作用,为番茄抗性育种提供理论依据。【方法】通过RT-PCR及基因克隆方法,从番茄总RNA中克隆得到基因SlHin1;应用生物信息学方法分析其DNA序列及其编码的蛋白序列特性,使用MEGA6.0对SlHIN1氨基酸序列及其同源序列进行多序列比对,并构建同源物种间系统进化树;将该基因片段通过Sal Ⅰ和Bam HI双酶切连接至荧光表达载体pCV-m GFP-C1,采用GFP标记的方法进行亚细胞定位检测,分析编码蛋白表达位置;利用实时荧光定量RT-PCR(qRT-PCR)分析该基因在番茄不同组织的表达量水平;将该基因片段通过Nco Ⅰ和Bam HI通过双酶切连接至植物表达载体pFGC5941,用土壤农杆菌EHA105瞬时过表达该基因并接种标记有绿色荧光的烟草花叶病毒侵染性克隆,以检测植株对病毒的抗性变化,间接ELISA法检测病毒的含量,探究该基因的抗病毒功能。Western blot验证SlHIN1蛋白在本氏烟内的表达情况。【结果】利用RT-PCR方法从番茄材料(Solanum lycopersicon cv.Ailsa Craig)的叶片组织中克隆得到全长为675 bp的番茄抗性相关基因Sl Hin1,将序列分别提交至Gen Bank,得到序列号KU195820。序列比对及生物信息学分析表明,其基因预测编码225个氨基酸,分子量为26.1 k D,理论等电点为9.35,结构上具有LEA-14保守结构域,不具有跨膜区段,并且位于番茄基因组10号染色体上(Solyc10g081980);多序列比对及进化树分析表明,该基因编码的蛋白与茄科植物HIN1氨基酸同源性80.0%以上而与水稻、高粱单子叶植物的亲缘关系较远;亚细胞定位显示定位在细胞膜上与PSORT Prediction预测的亚细胞定位最高概率一致;qRT-PCR结果分析表明该基因具有组织特异性,表达量在根、叶、茎间依次降低;在本氏烟中瞬时过表达SlHIN1并在表达部位接种标记有绿色荧光的烟草花叶病毒侵染性克隆,处理组本氏烟在接种病毒4 d后没有任何荧光出现,而对照组出现绿色荧光。随着接种时间推移,接种7 d后处理组叶片上零星荧光有略微的扩大,而对照组的绿色荧光已经扩散至心叶。间接ELISA检测病毒含量较对照组少,处理组的病毒扩散受到抑制。Western blot分析结果表明,显色后的硝酸纤维素膜上约在26 k D处有一特异条带,而空载体的对照无相应条带,说明SlHIN1蛋白在注射部位成功表达。【结论】Hin1在供试科植物中均存在,其中SlHin1定位在细胞膜,过表达该基因可抑制病毒扩散,推测其可能参与茄科植物对烟草花叶病毒的抗性反应,使植株获得抗性。     

内皮素3对不同毛色绵羊黑色素细胞的影响

【目的】探索内皮素3(EDN3)对来源于不同毛色体外培养的黑色素细胞产生黑色素作用机制及差异的影响。【方法】体外培养不同毛色皮肤来源的黑色素细胞,通过MTT法检测不同细胞在EDN3影响下的增殖率,分别提取两种细胞的总RNA和总蛋白,总RNA经反转录合成c DNA,采用实时荧光定量PCR方法检测EDN3对两种细胞内EDNRB、NRas及TYR在m RNA水平相对表达量的影响,总蛋白通过Western blot方法检测EDN3对两种细胞内EDNRB、NRas及TYR在蛋白水平的表达量是否发生变化,结果均使用SPSS19.0软件进行差异显著性分析。【结果】MTT法测得EDN3对黑白两种来源的黑色素细胞的增殖均产生促进作用,实时荧光定量PCR结果显示添加EDN3的白色来源细胞内EDNRB m RNA的相对表达量是正常细胞组的1.7992倍,NRas是正常细胞组的1.8536倍差异极显著(P0.01),但TYR m RNA的相对表达量未发生明显变化;添加EDN3的黑色来源细胞内EDNRB m RNA的相对表达量是正常细胞组的2.2512倍,NRas是正常细胞组的1.3859倍,TYR是正常细胞组的15.5710倍差异极显著(P0.01);Western blot结果显示添加EDN3的白色来源细胞内EDNRB蛋白表达量是正常细胞组的3.0827倍差异极显著(P0.01),NRas是正常细胞组的1.2936倍差异显著(P0.05),TYR蛋白表达量未发生明显变化;添加EDN3的黑色来源细胞内EDNRB蛋白表达量是正常细胞组的3.9800倍差异极显著(P0.01),NRas是正常细胞组的1.3658倍差异显著(P0.05),TYR是正常细胞组的1.8498倍差异显著(P0.05)。【结论】EDN3促进白色来源的黑色素细胞增殖但对色素合成的限速酶TYR未产生促进作用;EDN3促进黑色来源的黑色素细胞增殖并可能促进黑色素生成。     

秦川牛ADIG基因重组腺病毒过表达载体的构建与病毒包装

【目的】构建秦川牛ADIG基因的重组腺病毒载体,包装并扩繁病毒,为下一步研究该基因在脂肪细胞分化过程中的分子作用机制和相关信号通路奠定基础。【方法】根据NCBI收录的家牛ADIG基因(NM_001113720.1)mRNA序列设计引物,以秦川牛组织样提取的总RNA反转录而成的cDNA为模板,通过RT-PCR和PCR扩增获得目的基因,将其连接到pMD19-T Simple载体并测序。质粒提取纯化后通过BglⅡ与SalⅠ双酶切,然后胶回收酶切产物,将其连接到穿梭载体pAdTrack/CMV上,构建重组穿梭质粒pAdTrack/CMV-ADIG。将pAdTrack/CMV-ADIG质粒用PmeⅠ酶切线性化,转化含有腺病毒骨架载体pAdEasy-1的大肠杆菌BJ5183感受态细胞中进行同源重组,构建重组腺病毒质粒pAD-ADIG,并用PacⅠ酶切鉴定,提取质粒后转化大肠杆菌Top10进行扩繁。用PacⅠ酶切线性化pAD-ADIG载体并回收质粒大片段,转染293A细胞进行病毒包装,然后完成病毒扩繁和病毒滴度的测定。【结果】PCR扩增获得了399bp ADIG基因CDS区;成功构建了重组穿梭质粒pAdTrack/CMVADIG和重组腺病毒质粒pAD-ADIG。经检测,ADIG重组腺病毒包装成功,扩繁后得到了高滴度的腺病毒(1×108PFU/mL)。【结论】成功构建了秦川牛ADIG基因的重组腺病毒表达载体pAD-ADIG,完成了病毒包装和扩繁。     

miR-7081-5p靶向SOX6对羊驼黑色素细胞色素的调控

[目的]miR-7081-5p在白色和棕色羊驼皮肤中呈差异表达,推测miR-7081-5p可能参与色素生成.[方法]运用生物信息学和双荧光素酶报告实验对miR-7081-5p的靶基因进行预测和验证;通过脂质体转染的方法,运用qRT-PCR和Western blotting检测miR-7081-5p过表达对靶基因和黑色素生成相关基因表达水平的影响;使用碱溶法检测miR-7081-5p过表达对黑色素含量的影响;使用分光光度计检测miR-7081-5p过表达对酪氨酸酶活性的影响.[结果]生物信息学预测SOX6是miR-7081-5p靶基因之一,双荧光素酶报告实验证实SOX6是其靶基因之一.qRT-PCR和Western blotting结果显示:在羊驼黑色素细胞中,过表达miR-7081-5p显著降低了SOX6、MITF、TYR、TYRP1和TYRP2的表达,其中mRNA表达水平分别降低了40.51％、63.63％、59.22％、58.84％和63.80％,蛋白质表达水平分别降低了71.69％、65.23％、63.23％、58.52％和62.95％.黑色素含量检测结果显示:过表达miR-7081-5p显著降低了总黑色素、真黑素和褐黑素的相对含量,分别下降了49.03％,62.4％和63.8％.酪氨酸酶活性检测结果显示:过表达miR-7081-5p,黑色素细胞内酪氨酸酶活性显著降低了63.06％.[结论]miR-7081-5p靶向SOX6抑制了羊驼黑色素细胞的色素生成.     

日粮硒添加水平对泰和乌骨鸡生产性能及组织黑色素含量的影响

 【目的】研究日粮添加硒对泰和乌骨鸡生产性能及组织黑色素含量的影响,探讨硒影响黑色素合成的作用机制。【方法】选用1日龄泰和乌骨鸡450只,随机分成6个处理组,每组设5个重复,每个重复15只鸡。6组试验鸡分别饲喂基础日粮添加0、0.10、0.30、0.50、0.70和0.90 mg·kg-1硒的日粮,饲养至4周龄。在4周末计算平均日增重和料重比,测定血清和组织谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）、酪氨酸酶（TYR）活性和黑色素含量。【结果】基础日粮中添加硒可显著改善泰和乌骨鸡生产性能（P＜0.05）,当日粮硒添加水平为0.30 mg·kg-1时,泰和乌骨鸡生产性能最佳。添加0.10—0.70 mg·kg-1硒,可显著提高血清、肝脏、肾脏、胸肌和皮肤GSH-Px、TYR活性,并显著提高这些组织的黑色素沉积（P＜0.05）。平均日增重、料重比、血清和组织GSH-Px、TYR活性、黑色素含量与日粮硒添加水平呈显著的二次曲线变化（P＜0.05）。组织黑色素含量与组织GSH-Px、TYR活性以及组织TYR活性与组织GSH-Px活性存在显著的正相关关系（P＜0.05）。泰和乌骨鸡取得最大组织黑色素含量时硒的适宜添加水平高于取得最大日增重时的添加水平。【结论】日粮添加硒可改善泰和乌骨鸡生产性能和提高组织黑色素合成,且乌骨鸡维持组织最佳黑色素沉积时硒的适宜需要量高于维持最大生长需要量。日粮硒促进组织黑色素合成的作用与其提高机体抗氧化能力密切相关。     

黑色素细胞中过量表达miR-137对TYRP-1和TYRP-2的影响

【目的】证明miR-137通过调控MITF而间接影响小鼠黑色素细胞TYRP-1和TYRP-2的表达,从而影响黑色素的生成。【方法】通过细胞转染技术在细胞水平过量表达miR-137,对黑色素细胞中黑色素含量进行了测定,经RT-PCR以及western blot检测转染后细胞TYRP-1和TYRP-2在mRNA和蛋白水平的变化。【结果】黑色素含量明显减少,在mRNA水平,TYRP1显著降低至0.4倍,TYRP-2显著降低至0.6倍。在蛋白水平,TYRP-1显著降低至0.61倍,TYRP-2显著降低至0.73倍。【结论】过量表达miR-137会通过调控MITF而使黑色素细胞TYRP-1和TYRP-2的表达量降低,从而揭示了miR-137通过调节TYRP-1和TYRP-2的表达间接调控了黑色素的生成。     

牛myf6基因真核表达载体的构建及在成肌细胞中的表达

【目的】构建牛myf6基因真核表达载体,并观察myf6真核表达载体转染鲁西黄牛成肌细胞后基因的表达和细胞形态的变化。【方法】在质粒pIRES2-EGFP的多克隆位点插入myf6基因构建真核表达载体pIRES2-EGFP-myf6,用脂质体技术转染鲁西黄牛成肌细胞,通过G418 筛选出稳定转染的细胞株。利用Western印记、Real-time PCR技术检测成肌细胞转染前后myf6基因、肌肉肌酸激酶基因和肌球蛋白轻链基因的表达量。【结果】与对照组相比,转染质粒的成肌细胞myf6蛋白和mRNA的表达量提高（P＜0.01）,肌肉肌酸激酶基因和肌球蛋白轻链基因的mRNA表达量提高（P＜0.01）。细胞形态观察显示成肌细胞融合为肌管。【结论】构建的真核表达载体pIRES2-EGFP-myf6能在成肌细胞中高效表达,myf6基因促进了成肌细胞向肌肉细胞分化。     

GmHMADP参与高温高湿下大豆种子活力形成及铜镉胁迫响应的研究

【目的】高温高湿、重金属等非生物胁迫是制约大豆生产,影响种子发育和品质的重要因素。通过对大豆GmHMADP的研究,揭示其在重金属镉、铜和高温高湿胁迫下的表达水平以及功能,以期为培育高活力的逆境耐受性大豆新品种提供理论依据和实践基础。【方法】利用Primer Premier 5.0软件设计引物,以宁镇1号和湘豆3号2个品种叶片的cDNA为模板,分离大豆GmHMADP全长cDNA序列。通过NCBI网站BLAST对GmHMADP同源性氨基酸序列进行搜索,并用DNAMAN软件进行氨基酸序列比对。同时,以XhoⅠ和SalⅠ为酶切位点构建35S::GmHMADP-GFP融合表达载体,分析其在烟草叶肉细胞的瞬时表达,进行亚细胞定位。利用实时荧光定量PCR技术对GmHMADP的组织特异性表达及其在高温高湿和CuSO₄、CdCl₂处理下的表达进行分析。以XbaⅠ和BamHⅠ为酶切位点,利用pBI121载体,构建融合表达载体,将GmHMADP在野生型拟南芥中过表达,获得3个纯合的T3转基因株系,对高温高湿胁迫下拟南芥的种子活力以及过表达拟南芥植株对铜、镉胁迫的耐受性进行分析。【结果】获得大豆GmHMADP全长cDNA序列,该基因包含1个996 bp的完整开放阅读框,具有4个外显子和3个内含子。多序列比对结果表明,GmHMADP氨基酸序列含有2个金属离子结合位点特征序列CXXC。亚细胞定位结果表明GmHMADP蛋白定位于细胞膜与细胞核上。组织特异性分析结果表明,GmHMADP在宁镇1号和湘豆3号2个品种的发育和成熟中的种子中表达量较高。与相应的对照组相比,在宁镇1号种子中,高温高湿胁迫48、96和168 h后,GmHMADP的表达量显著（P ＜0.01）升高;在抗性品种湘豆3号中,该基因在处理24、48、96和168 h时表达量显著（P ＜0.01）升高;湘豆3号中,GmHMADP的表达量在不同浓度Cu²⁺、Cd²⁺的诱导下均显著（P ＜0.01）升高;而宁镇1号中,GmHMADP的表达量仅在50 μmol·L^-1 Cu²⁺和200 μmol·L^-1 Cd²⁺处理下显著（P＜0.01）升高。GmHMADP过表达拟南芥株系经高温高湿胁迫后的发芽势、发芽率及种子活力均显著（P＜0.01）高于野生型植株;经Cu、Cd胁迫后,转基因拟南芥株系的根长和干重均显著（P＜0.05）高于野生型植株。【结论】GmHMADP参与高温高湿胁迫下种子活力的形成并响应Cu、Cd胁迫,在拟南芥中过表达GmHMADP可提高拟南芥的种子活力以及对Cu、Cd胁迫的耐受性。