miR-124和Otx2在牙鲆变态发育期间的表达调控及其靶向关系验证

牙鲆(Paralichthysolivaceus)是研究鱼类变态发育的理想模型,其右眼移位及生活习性的改变受甲状腺激素(TH)调控。同时microRNA (miRNAs)在变态期间发挥关键性作用。为研究TH、pol-miR-124及Otx2在牙鲆变态中的调控机制,本实验通过生物信息学方法预测pol-miR-124潜在靶基因Otx2,首先利用qRT-PCR检测在牙鲆各组织、正常变态及外源TH处理仔鱼后pol-miR-124和Otx2的表达模式。然后克隆400bp含有"种子序列"的Otx23′UTR区序列,构建野生型重组载体pmirGLO-Otx2并转染293T细胞检测双荧光素酶活性确定靶向关系。qRT-PCR结果表明:pol-miR-124和Otx2均在脑和眼睛组织中特异性高表达;在仔鱼变态28 dph表达量最高与变态进程相一致; TH作用下,在20 dph、24 dph时期, pol-miR-124的表达量低于正常组,而Otx2的表达量高于正常组;在28 dph、32dph、36dph时期,pol-miR-124的表达量高于正常组,但Otx2的表达量低于正常组,两者呈现出相反的表达趋势;双荧光素酶结果显示pol-miR-124靶向负调控Otx2。本实验旨为揭示牙鲆视觉感光系统的发育机制奠定研究基础,同时为探讨牙鲆变态发育机制提供了新的理论依据。     

褐牙鲆中miRNAs与甲状腺激素受体TRβ的相互作用研究

甲状腺激素通过与其受体结合对褐牙鲆变态起重要的调控作用,而miRNAs通过结合靶基因3′-UTR在转录后水平调节靶基因的表达。为探讨miRNAs在褐牙鲆变态中的作用,通过生物信息学方法预测褐牙鲆TRβ基因3′-UTR存在的miRNAs结合位点,并利用3′-RACE方法克隆TRβ基因的3′-UTR序列,通过体外DNA重组技术构建应用于miRNAs靶向基因检测的双荧光素酶重组报告载体,利用细胞转染和双荧光素酶报告技术分析多个miRNAs与TRβ基因的作用关系。研究结果显示,克隆得到了一段长为437 bp的褐牙鲆TRβ基因的3′-UTR序列,发现3′-UTR序列上存在pol-miR-125a、pol-miR-214、pol-miR-460-5p、pol-miR-138和pol-miR-125a*的结合位点,成功构建了双荧光素酶重组报告载体,命名为pmirGLO-TRβ-3′-UTR。双荧光素酶报告分析结果表明,pol-miR-125a、pol-miR-214、pol-miR-460-5p和pol-miR-138均为作用于褐牙鲆TRβ的靶向miRNAs,而pol-miR-125a*对TRβ基因无直接的调节作用。研究结果将为后续深入研究miRNAs与TRβ在褐牙鲆变态发育中的功能及其作用机制提供基础。     

团头鲂tf和tfr1a基因启动子克隆及转录调控分析

为探索鱼类转铁蛋白基因tf和转铁蛋白受体基因tfr1a的转录调控机制,本实验以团头鲂为研究对象,在其全基因组数据库中获取tf和tfr1a基因序列,对2个基因候选启动子区转录因子结合位点及CpG岛进行预测,通过PCR方法克隆得到tf和tfr1a基因近端启动子区不同长度片段,连接至pGL3-Basic/pEGFP-1载体,瞬时转染入Hela细胞,并采用双荧光素酶报告基因检测系统进行检测。结果发现,团头鲂tf基因启动子区无CpG岛位点,而tfr1a基因启动子区有2个CpG岛位点。成功构建9个tf和10个tfr1a不同长度启动子片段的重组质粒,经双荧光素酶报告基因系统检测发现,tf启动子核心区域为-268^+56 bp,且-1 308^-1 102 bp片段可能存在正调控该基因表达的转录因子结合位点;tfr1a启动子核心区域为-224^+48 bp,且+48^+92 bp可能存在抑制该基因转录的负调控元件,而-1 229^-1 219 bp区域可能存在促进tfr1a基因表达的正调控转录因子结合位点。     

草鱼miR-462通过靶向cx32.2、slc9a3.1和tbk1调控嗜水气单胞菌感染诱导的免疫应答

为探究miR-462在嗜水气单胞菌感染草鱼肾脏细胞(Ctenopharyngodon idella kideny,CIK)后的调控机制,实验利用荧光定量技术检测了CIK细胞感染嗜水气单胞菌后miR-462表达水平的变化;运用RNAhybrid软件预测miR-462的靶基因,利用双荧光素酶报告基因系统进行确定;此外还分析了miR-462对靶基因下游基因的调控作用。结果显示,在CIK细胞感染嗜水气单胞菌的过程中,miR-462的表达发生显著变化;cx32.2、slc9a3.1和tbk1的表达先降低后升高,与miR-462的表达模式呈负相关。双荧光素酶报告系统显示,miR-462可靶向cx32.2、slc9a3.1和tbk1的3′非编码区抑制其表达,过表达miR-462可以显著抑制cx32.2、slc9a3.1和tbk1的表达。转染miR-462模拟物后,下游slc4a4a、tnfrsf5、cxcl9和cxcl11基因的表达受到抑制。研究表明,miR-462参与调控嗜水气单胞菌感染后草鱼CIK细胞中的免疫应答。cx32.2、slc9a3.1和tbk1被鉴定为miR-462的靶基因。miR-462可通过靶向slc9a3.1和tbk1影响下游基因的功能。     

牙鲆变态中甲状腺激素调控的靶基因

本研究旨在采用新的方法找出甲状腺激素受体（TRs）介导的甲状腺激素（TH）调控的靶基因。以牙鲆（）为实验样本，表达并纯化了牙鲆p3×Flag-TRαA和p3×Flag-TRβ融合蛋白，采用一种目的基因循环扩增与筛选的方法，寻找TH直接调控的靶基因，最终筛选得到TRαA的候选靶基因11个，TRβ的候选靶基因12个，其中TRαA和TRβ存在4个相同的候选靶基因：）和MYC相关因子X（）。利用荧光定量PCR技术检验了这4个基因在牙鲆不同组织、不同变态发育期以及外源性甲状腺激素和硫脲处理后各个变态发育时期的表达情况，发现在TH含量升高时，靶基因表达量降低；TH含量降低时，靶基因的表达量上升，从而验证靶基因受到TH的负向调控，证实TH在促进牙鲆变态中也存在抑制靶基因转录的情况。本研究旨为研究TH调控牙鲆变态的发育网络提供基础资料。     

牙鲆NR4A1基因在甲状腺素诱导仔鱼变态中的表达调控分析

NR4A1基因是一个重要的转录因子,在信号转导早期通过对靶基因的特异性转录调控发挥着重要的作用。从牙鲆(Paralichthys olivaceus)中克隆了NR4A1基因c DNA序列,检测了其在牙鲆变态中和成鱼各组织中的表达模式,分析了其在外源甲状腺素(TH)以及硫脲(TU)处理仔鱼中的表达变化。结果表明,牙鲆NR4A1 c DNA全长3264 bp,编码568个氨基酸;牙鲆NR4A1基因与其它物种具有很高的同源性,在系统进化树中与鱼类聚为一支;牙鲆NR4A1基因在成鱼心、肌肉和鰓中高表达;在变态过程中,NR4A1水平逐渐升高,且在25 dph达到最高,之后逐渐降低;TH组中的NR4A1基因水平在变态早期和高峰期显著低于正常组,TU组的水平在变态中后期和结束期显著高于正常组;TU组中变态被抑制的仔鱼在正常海水和0.1 mg·L~(-1)TH海水中饲养6 d后,能够顺利变态,且NR4A1基因在拯救组(TU抑制变态仔鱼在正常海水和0.1 mg·L~(-1)TH海水中饲养)中的表达水平与TU对照组相比显著降低,与正常组中同时期的水平一致。结果表明,牙鲆NR4A1基因可能在仔鱼变态调控中扮演着非常重要的角色。     

牙鲆胰岛素样生长因子结合蛋白IGFBP-1 cDNA全长的克隆及表达分析

利用RACE-PCR技术,从牙鲆(Paralichthys olivaceus)的肝脏组织总RNA中克隆得到胰岛素样生长因子结合蛋白-1(insulin-like growth factor binding protein 1, IGFBP-1)基因的全长cDNA序列,该cDNA全长为1070 bp,开放阅读框为729 bp,编码242个氨基酸。通过系统进化树分析,牙鲆IGFBP-1与鱼类IGFBP-1基因聚为一支;通过同源性比对,牙鲆IGFBP-1基因的核苷酸序列与大菱鲆同源性最高,为95%,而其推导的氨基酸序列与其它鱼类如大菱鲆、五条鰤、黄金鲈、红点鲑、鲤鱼和斑马鱼的同源性分别为89%、89%、84%、79%、67%和67%。半定量RT-PCR分析表明,牙鲆IGFBP-1基因存在母源转录本,合子基因在孵化前的胚胎阶段及早期仔鱼中仅有较低水平的表达,在后期仔鱼中表达逐渐增高;牙鲆IGFBP-1基因在肝脏中表达量最高,在胃、脾、肠、性腺、肾、鳃、脑、心脏和肌肉中也有不同程度的表达。     

黄条鰤 igfbp-1和igfbp-2基因克隆、表达及其生长调控作用

胰岛素样生长因子结合蛋白(insulin-like growth factor binding proteins, IGFBPs)在调节胰岛素样生长因子的生物学活性和生长调控中起着至关重要的生理作用。本研究克隆了黄条鰤(Seriola aureovittata) igfbp-1、igfbp-2a和igfbp-2b等3个基因cDNA编码的开放阅读框(ORF)序列，分析了其组织分布特征，并检测了工厂化不同养殖密度下黄条鰤肝脏中5个基因igfbp-1、igfbp-2a、igfbp-2b、igf-1和igf-2对生长的调控作用。结果显示，igfbp-1的ORF长为741 bp，共编码246个氨基酸；igfbp-2a的ORF长度为882 bp，共编码293个氨基酸；igfbp-2b的ORF长度为810 bp，共编码269个氨基酸。它们均具有广泛的组织表达特性，其中在肝脏中显著高表达，且具有性别二态性表达特性。工厂化养殖条件下，低密度组实验鱼生长速度最快且igfbp-1、igfbp-2a、igfbp-2b、igf-1和igf-2表达量均最高，与中、高密度组有显著性差异(P<0.05)，且与血清IGF-1、GH表达趋势相同，与皮质醇含量及葡萄糖浓度的趋势相反；而中、高密度组实验鱼的生长及igfbp-1、igfbp-2a、igfbp-2b、igf-1和igf-2表达量均无显著差异。本研究表明，igfbp-1、igfbp-2a和igfbp-2b参与了不同养殖密度下黄条鰤生长的调控过程，且与igf-1、igf-2对生长的表达调控存在正向协同效应。研究结果为阐释黄条鰤生长的分子机制以及工厂化条件下适宜养殖密度的调控提供了理论依据。     

牙鲆efhd2和tbc1d25基因的克隆和表达分析

为在分子水平解析牙鲆(Paralichthys olivaceus)抗淋巴囊肿病的机理,本研究克隆牙鲆淋巴囊肿抗病免疫相关基因efhd2和tbc1d25的c DNA全序列,运用生物信息学方法对基因序列进行了详细分析;同时,采用荧光定量PCR分析了efhd2和tbc1d25基因在牙鲆胚胎发育不同阶段、淋巴囊肿抗病和患病个体不同组织的表达特征。结果显示,efhd2基因c DNA全长为5231 bp,开放阅读框(ORF)长为699 bp,编码232个氨基酸。tbc1d25基因c DNA全长为3173 bp,ORF长为2601 bp,编码866个氨基酸。定量结果显示,efhd2和tbc1d25基因在胚胎发育的各个时期均有不同程度的表达,其中,efhd2在出膜仔鱼期表达量最高,而tbc1d25在受精卵中的表达量显著高于其他时期(P0.05)。在所研究的淋巴囊肿抗病和患病个体不同组织中,efhd2和tbc1d25基因均有不同程度的表达,抗病个体的血液中,这2个基因的表达量均显著高于患病个体(P0.05)。本研究结果为深入探讨efhd2和tbc1d25基因功能和解析牙鲆淋巴囊肿抗病机理提供了基础资料。     

Nesfatin-1调控斜带石斑鱼生殖作用的研究

Nesfatin-1是核连蛋白-2(nucleobindin-2,NUCB2)裂解后产生的一种神经肽。本研究克隆得到斜带石斑鱼两种编码NUCB2(NUCB2a和NUCB2b)基因的c DNA序列(nesfatin-1a和nesfatin-1b),并对它们的表达模式进行了研究。结果表明nesfatin-1a和nesfatin-1b在脑组织中广泛表达。在下丘脑中,两种nesfatin-1在卵巢发育的Ⅰ-Ⅴ时期表达量都比较低,在Ⅵ时期卵巢(退化的卵黄生成阶段的卵母细胞)中的表达量显著升高,揭示nesfatin-1可能参与了卵巢成熟的调控。进一步采用腹腔注射实验研究了两种nesfatin-1对生殖轴的影响。注射nesfatin-1a和nesfatin-1b 15 min和60 min后,下丘脑中促性腺激素释放激素Ⅰ型(Gn RH-Ⅰ)和促性腺激素释放激素Ⅲ型(Gn RH-Ⅲ)的表达量都显著下降;此外,垂体中FSH-β的表达在注射nesfatin-1 60 min后显著下调。这些结果表明nesfatin-1a和nesfatin-1b参与了斜带石斑鱼下丘脑-垂体-性腺轴(HPG)的调控。     

Cloning,sequence analysis,and expression of tyrp1a and tyrp2 genes related to body colour in different developmental stages and tissues of rainbow trout Oncorhynchus mykiss

Tyrosinase-related protein 1 (tyrp1) and tyrosinase-related protein 2 (tyrp2) genes are important downstream regulatory factors for body colour formation in animals. The present study aimed to explore the relationship between tyrp1a and tyrp2 expression and body colour variation between wild-type (WT) and yellow mutant (YM) rainbow trout. The full-length cDNA sequences of trout tyrp1a and tyrp2 were obtained using rapid amplification of cDNA ends, and the bioinformatic analysis was performed. Quantitative real-time PCR (qRT-PCR) was used to investigate the different expression levels of tyrp1a and tyrp2 in different developmental stages and tissues. The full-length cDNAs of tyrp1a and tyrp2 were 2409 bp and 2219 bp encoding predicted proteins of 522 and 529 amino acid residues, respectively. Both proteins possess six conserved domains, including a signal peptide, an EGF-motif, a Pfam tyrosinase motif, a transmembrane structure, and two copper binding sites (CuA and CuB). Amino acid sequence comparisons showed higher conservation of Tyrp1a and Tyrp2 proteins amongst fishes than amongst other vertebrates, which was further confirmed by phylogenetic analysis. qRT-PCR analysis revealed that tyrp1a and tyrp2 expression levels in WT rainbow trout, and tyrpla in YM rainbow trout, were detected from the fertilised stage to 12 months post hatching (12 M), while tyrp1a did not expressed until the blastula in YM rainbow trout. In addition, the expression levels of both of the genes post hatching were significantly higher than those in the embryonic stages, which showed extremely low expression levels. Additionally, there were extremely significant differences (P < 0.01) in expression at the same stages between WT and YM rainbow trout, e.g., at the blastula, gastrula, 7 days post hatching (7 dph), 10 dph, 2 M, 3 M, 6 M, and 12 M stages for tyrp1a; and at the 4-cell, 16-cell, multicell, blastula, somites, heartbeating, 1 dph, 5 dph, 7 dph, 3 M, 6 M, and 12 M stages for tyrp2. Besides, variable expression levels of tyrp1a and tyrp2 were detected in all tissues; significantly high expression was detected in the dorsal skin and eye compared with that in the other tissues in WT and YM rainbow trout (P < 0.05). These results suggested that the expression level changes of tyrp1a and tyrp2 might be closely related to the variation of rainbow trout body colour, which will enrich our knowledge of the molecular mechanism of skin colour variation in rainbow trout and provide data for research into fish skin colour inheritance and improvement.

     

牙鲆(Paralichthys olivaceus) CD59基因的原核表达与功能探究

本研究分析了CD59基因在牙鲆(Paralichthys olivaceus)感染鳗弧菌(Vibrio anguillarum)前后的表达模式.结果显示,感染前,CD59基因在检测的4种免疫器官中均不表达;感染后,该基因均有不同程度的表达,其中,肾脏的表达量最高.对牙鲆CD59基因进行原核表达,构建原核表达载体pET-32a-CD59,并将其转化入大肠杆菌(Escherichia coli) BL21,使用异丙基-β-D-硫代半乳糖苷(IPTG)诱导,获得约为29 kDa的重组蛋白pET-32a-CD59.该蛋白以包涵体形式存在,通过His亲和层析柱纯化和超滤管浓缩目的蛋白后,经SDS-PAGE检测得到单一条带,纯化效果较好.Western blotting分析结果显示,重组蛋白pET-32a-CD59可以与抗His单克隆抗体发生特异性反应,说明牙鲆CD59基因在大肠杆菌系统中成功表达.对重组蛋白进行透析复性,复性结束后,蛋白无析出或絮状沉淀,初步表明复性成功.选取嗜水气单胞菌(Aeromonas hydrophila)、鳗弧菌、金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)和大肠杆菌4种致病指示菌,测定复性重组蛋白pET-32a-CD59的抑菌活性.研究表明,重组蛋白pET-32a-CD59对嗜水气单胞菌具有一定的抑菌活性.本研究旨在探究牙鲆免疫调节机制,并为提高牙鲆养殖效率提供一定的分子理论基础.     

牙鲆rnd1基因克隆、表达模式及与抗病力的关系

迟缓爱德华氏菌病是海水鲆鲽鱼类的主要病害,发掘抗病分子标记辅助育种是十分有效的策略。本研究以牙鲆(Paralichthys olivaceus) rnd1基因(Pornd1)为对象,对该基因在牙鲆抗病免疫方面的作用进行系统分析。首先对Pornd1基因进行克隆鉴定和抗病相关单核苷酸多态性位点的定位,然后利用荧光定量PCR (qRT-PCR)对Pornd1基因的组织分布、细菌感染后表达情况以及在抗病和易感家系中的表达水平进行检测。结果显示,Pornd1 cDNA开放阅读框为699 bp,编码232个氨基酸。结合前期GWAS分析数据,本研究对Pornd1基因扩增和测序,确定Pornd1基因内含子2上存在一个抗迟缓爱德华氏菌病相关单核苷酸多态性位点,该位点在易感家系和抗病家系中分别是C/T,抗病家系(freqT=0.92)高于易感家系(freqT=0.20),具有显著性差异(P<0.05)。Pornd1在心、肝和肾中的相对表达量较高;迟缓爱德华氏菌感染后肝、肾和脾中Pornd1的表达量在6 h降低后逐渐升高,在48 h达到最高。Pornd1在抗病家系肝脏中的表达量显著高于易感家系。在蛋白水平,利用大肠杆菌(Escherichia coli)表达系统表达PoRnd1重组蛋白,检测其抑菌活性,发现PoRnd1重组蛋白对金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)、大肠杆菌、迟缓爱德华氏菌(Edwardsiella tarda)和哈维氏弧菌(Vibrio harveyi)均具有一定抑菌活性。本研究揭示了Pornd1在牙鲆免疫抗病方面的作用,为开展牙鲆抗病分子育种提供了一个有效标记,并为解析其抗病性状的遗传机制提供理论基础。     

斑点叉尾 ipu-miR-143靶基因EB1的鉴定

采用生物信息学方法对斑点叉尾 (Ictalurus punctatus)ipu-miR-143的靶基因进行预测, 并对预测到的ipu-miR-143靶基因进行生物学鉴定。生物信息学预测结果显示, 斑点叉尾 微管相关蛋白基因RP/EB家族EB1基因的3′-UTR区具有ipu-miR-143的潜在作用位点。结合对几种近缘物种中RP/EB家族EB1基因和miR-143的进化保守性进行分析, 推测ipu-miR-143在斑点叉尾 中可以通过靶向EB1基因的3′-UTR区而发挥其调控功能。因此, 本研究将斑点叉尾 EB1基因的3′-UTR区(含有miR-143靶位点)构建到pMIR-REPORTTM Luciferase载体的下游, 通过双荧光素酶报告基因检测系统对ipu-miR-143的靶基因进行鉴定。采用HEK293和CCK两种细胞进行细胞转染, 两种细胞中转染miR-143 mimics组荧光相对活性与对照组相比均表现为显著性降低(P<0.05)。共转染miR-143 inhibitors后, CCK细胞中荧光素酶相对活性(8.27±1.02)与对照组相比(5.44±1.55)显著上调(P<0.05); HEK293细胞中荧光素酶相对活性(6.30±1.19)与对照组(4.26±0.84)相比有所上升, 但无显著性差异(P>0.05)。初步研究结果提示, miR-143可以通过靶向EB1基因的3′-UTR区而发挥其调控功能。本研究旨为后续深入研究斑点叉尾 EB1基因的转录后调控机制提供基础依据。

     

正常和白化褐牙鲆皮肤和肌肉中DHA和EPA含量的比较

利用气相色谱法对相同养殖条件下生长的正常和白化褐牙鲆(Paralichthys olivaceus)的皮肤和肌肉组织中的DHA和EPA含量进行了比较分析。结果显示，正常和白化褐牙鲆的皮肤和肌肉中EPA含量相近，但白化个体皮肤中DHA含量显著低于正常个体，约为后者的1／2。而两者肌肉中的DHA含量则没有显著差异。同时，白化个体皮肤和肌肉组织中的DHA／EPA比值略低于正常个体。这一结果证明白化褐牙鲆皮肤蓄积或利用DHA的能力要低于正常褐牙鲆。关于鲆鳔类白化现象同鱼体对饵料中脂肪酸类物质的利用率之间的关系有待深入研究。     

半滑舌鳎(Cynoglossus semilaevis) 2种视黄酸受体RARα和RARγ克隆及组织表达特性

利用RT-PCR和RACE方法获得了半滑舌鳎(Cynoglossus semilaevis) 2种视黄酸受体RARα和RARγ的cDNA全长序列,并采用定量PCR技术分析了其组织表达特性。半滑舌鳎RARα cDNA序列全长为1823 bp,编码443个氨基酸;RARγ cDNA序列全长为1959 bp,编码489个氨基酸。同源性分析显示,半滑舌鳎RARα和RARγ同源性高达60.8%,与牙鲆(Paralichthys olivaceus)同源性高达97.0%,具有较强的进化保守性。系统进化分析显示,半滑舌鳎RARα和RARγ分别归属于单独的分支,且与其他鱼类聚合成簇。组织表达分析显示,RARα mRNA在肾中表达量最高,而RARγ mRNA在脾中表达量最高,RARα和RARγ mRNA在其他组织中均有表达,表明半滑舌鳎2种RAR都可能参与多种生理过程调控。半滑舌鳎2种RAR mRNA在有眼侧皮肤、无眼侧黑化皮肤和无眼侧正常皮肤中的表达量依次升高,且发现RARα在正常有眼侧皮肤的表达高于RARγ,而RARγ在无眼侧正常皮肤中的表达显著高于RARα,无眼侧黑化皮肤中RARα表达高于RARγ。RAR基因在有眼侧和无眼侧皮肤组织中的差异表达可能和RA/RAR系统调节体色有关。     

牙鲆(Paralichthys olivaceus)丝氨酸蛋白酶Ⅰ-1基因多态性

采用重测序方法,利用牙鲆(Paralichthys olivaceus)野生个体,扩增了牙鲆丝氨酸蛋白酶(Serine protease) I-1基因的编码区(CDS)和2605 bp的启动子序列。在牙鲆丝氨酸蛋白酶I-1基因(PoSP I-1)编码区中筛选出9个单核苷酸多态性位点(SNPs),同时在其启动子区筛选出28个SNP位点。对感染鳗弧菌的抗病牙鲆和易感牙鲆进行了部分SNP位点的分型,通过分析CDS中SNP位点的分布情况,发现SNP365A/G位点在抗病个体中的AG基因型的基因频率是60%,高于易感个体的40% (P=0.01)。qRT-PCR结果显示,易感个体在细菌感染后,PoSP I-1相对表达量相比对照组呈下降趋势。在抗病个体中,PoSP I-1相对表达量相比对照组呈上升趋势,且高于易感个体。结果表明,丝氨酸蛋白酶基因在牙鲆抗鳗弧菌感染中发挥重要作用,该基因的SNP365A/G位点是与牙鲆鳗弧菌感染相关的候选位点,该位点可作为牙鲆抗鳗弧菌选择育种的潜在标记。