b-Boule基因5′调控序列的克隆与睾丸组织DMR甲基化分析

【目的】研究b-Boule基因5′调控序列的序列特征,以及牦牛、黄牛与犏牛睾丸组织b-Boule基因DMR甲基化状态的差异,为揭示b-Boule基因的表达调控和犏牛雄性不育的表观遗传机制提供依据。【方法】采用PCR扩增和克隆测序技术获得牦牛b-Boule基因5′调控序列,利用生物信息学方法分析b-Boule基因5′调控序列的序列特征,采用亚硫酸氢钠测序法检测牦牛、黄牛与犏牛睾丸组织中b-Boule基因DMR的甲基化状态。【结果】b-Boule基因5′调控序列长度为1 352 bp,核心启动子区含有SP1等甲基化敏感位点,5′端存在一个CpG岛。犏牛b-Boule基因DMR的甲基化水平(17.78%)高于牦牛(7.50%)和黄牛(6.94%)(P<0.01),特别是CpG位点33—35的甲基化水平差异更明显。【结论】犏牛b-Boule基因DMR的甲基化水平高于牦牛和黄牛,结合前期mRNA表达水平和组织学观察结果,认为DMR甲基化在b-Boule基因的表达调控中发挥关键作用,犏牛b-Boule基因可能是通过DMR区的高甲基化抑制其mRNA表达来阻滞精子发生减数分裂过程。     

犏牛及其亲本睾丸组织中印记基因SNRPN DMR甲基化与mRNA表达差异研究

【目的】研究犏牛与黄牛、牦牛睾丸组织SNRPN基因DMR甲基化状态、mRNA表达水平的差异,为揭示犏牛雄性不育的表观遗传机制提供依据。【方法】根据黄牛SNRPN基因序列设计引物,通过克隆测序获得牦牛SNRPN基因5'端序列,采用亚硫酸氢钠测序法检测犏牛及其亲本睾丸组织中SNRPN基因5'端DMR的甲基化状态,并采用Real-time PCR检测犏牛及其亲本睾丸组织中SNRPN基因的表达水平。【结果】牦牛SNRPN基因5'端序列长为1137bp,与黄牛的同源性达98.2%;生物信息学分析发现含有YY1和SP1等甲基化敏感位点。犏牛SNRPN基因DMR的甲基化水平(42.22%)极显著高于黄牛(21.08%)和牦牛(20.81%)(P0.01)。黄牛和牦牛睾丸组织中SNRPN基因mRNA表达水平高于犏牛,但未达到显著水平(P0.05)。【结论】犏牛睾丸组织SNRPN基因DMR的甲基化水平极显著高于黄牛和牦牛,且mRNA表达水平低于黄牛和牦牛,说明犏牛SNRPN基因可能是通过DMR区的高甲基化抑制其mRNA表达来阻滞精子发生减数分裂过程。     

胚胎干细胞分化的重要分子开关:Oct-3/4

POU（Pit-Oct-Unc）域转录因子Oct-3／4已成为小鼠、人、猕猴等哺乳动物体内多能性胚胎干细胞的标志物。在小鼠胚胎发育过程中,Oct-3／4基因只在全能和多能细胞中表达。研究Oct-3／4表达部位及作用机制已成为研究胚胎形成过程及细胞分化过程的必要手段。本文综述了Oct-3／4的表达特性及人、牛、猪、小鼠之间Oct-3／4的结构差异,并详细的描述了其作用机制。     

转录因子PAX4调控湖羊FSHR基因转录活性

本研究旨在了解湖羊FSHR基因5′-UTR序列特征和转录因子调控,为揭示湖羊FSHR基因转录调控机制提供依据。采集3只成年湖羊母羊的心、肝、脾、肺、肾、胃、肌肉、大肠、小肠、子宫和卵巢11种组织,采用PCR扩增和克隆测序技术获得湖羊FSHR基因5′-UTR序列,生物信息学方法分析其序列特征,RT-PCR技术分析转录因子PAX4在湖羊11种组织中的表达情况;合成湖羊PAX4基因过表达载体pcDNA3.1-PAX4,并将其转染到猪卵巢颗粒细胞(GCs),用流式细胞仪测定了GCs的细胞凋亡率。双荧光素酶报告基因系统检测PAX4对湖羊FSHR基因转录活性的影响。结果表明,湖羊FSHR基因5′-UTR全长为161bp,含有典型的E-box、CAAT-box和GC-box等转录调控元件以及GATA-2、Sp1和PAX4等转录因子结合位点。转录因子PAX4在湖羊各组织中均有表达,其中在卵巢组织中等表达。湖羊PAX4过表达载体可在卵巢颗粒细胞高效表达(P0.01)。过表达湖羊PAX4基因后,卵巢颗粒细胞凋亡率显著上升(P0.05),卵巢颗粒细胞和COS-7细胞中FSHR基因5′-UTR双荧光素酶报告载体的荧光素酶活性显著(P0.05)或极显著(P0.01)下调。综上表明,转录因子PAX4抑制湖羊FSHR基因转录活性,从而促进卵巢颗粒细胞凋亡。     

miR-18a通过靶向结合CTGF调控猪颗粒细胞凋亡

为探究miR-18a对猪卵巢颗粒细胞凋亡的调控作用,利用生物信息学分析、荧光素酶活性检测和体外培养颗粒细胞试验验证miR-18a对CTGF的靶向作用及其在猪颗粒细胞中对CTGF基因表达的影响,并通过流式细胞技术检测其对猪卵巢颗粒细胞凋亡的调控作用。生物信息学分析结果表明,CTGF是miR-18a的潜在靶基因,荧光素酶活性检测进一步验证了miR-18a与CTGF的结合。在培养的颗粒细胞中转染miR-18a模拟物后,qRT-PCR和Western blot结果显示CTGF的mRNA和蛋白水平均显著降低,流式细胞技术检测表明miR-18a显著促进颗粒细胞的凋亡。而转染miR-18a抑制剂后,猪颗粒细胞的凋亡率显著降低,共转染miR-18a抑制剂和CTGF的干扰RNA后,颗粒细胞的凋亡率呈现回升。试验结果表明miR-18a通过靶向结合CTGF基因调控猪颗粒细胞的凋亡。     

二花脸猪Smad4基因的克隆与卵巢组织mRNA的表达水平

[目的]了解二花脸猪Smad4(common-mediator Sma4)基因的序列特征和组织表达特征,分析二花脸猪与商品猪卵巢组织中Smad4基因mRNA表达水平的差异.[方法]采用克隆测序技术获得二花脸猪Smad4基因cDNA序列,利用生物信息学方法分析二花脸猪Smad4基因的序列特征和蛋白的理化性质、高级结构,RT-PCR检测其组织表达特征,并采用real-time PCR技术检测二花脸猪与商品猪卵巢组织中Smad4基因mRNA的表达水平.[结果]二花脸猪Smad4基因编码区序列全长1 659 bp,编码一个含有5 52个氨基酸残基的蛋白质,氨基酸序列与其它哺乳动物的同源性均在98％以上;二花脸猪Smad4也包括3个典型的结构域(MH1、SAD和MH2).二花脸猪Smad4基因在所检测的组织中均有表达,且卵巢组织中mRNA的表达水平极显著高于商品猪(P＜0.01).[结论]二花脸猪Smad4基因可能拥有其它哺乳动物Smad4基因相同的功能及其可能与猪高繁殖力间有一定相关.     

猪卵泡闭锁过程中circINHBB的鉴定及其对颗粒细胞凋亡的影响

【背景】卵泡的发育状况和成熟排卵数量是哺乳动物的繁殖力和生产性能的重要决定因素。卵泡闭锁是卵泡停止发育并发生退化的过程,可能发生在卵泡发育的各个阶段,而闭锁的发生与卵泡颗粒细胞的增殖和凋亡情况密切相关,而颗粒细胞的凋亡过程十分复杂并且受到各种细胞因子的调控作用。环状RNA（circRNA）是近年来在生物体内发现的一种环状结构非编码RNAs（ncRNAs）。研究证明circRNA普遍存在于各个组织且参与到各种生理过程的调节中,但其在家畜繁殖学领域,尤其是猪卵巢和卵泡中的表达变化、位置分布和生物学功能研究较少。抑制素（INH）是一种性腺糖蛋白激素,主要由雌性动物卵巢卵泡的颗粒细胞产生,是控制哺乳动物排卵的重要因子。前期实验发现,猪卵泡中INHβ亚基INHBB编码基因的mRNA的前体可能形成一个circRNA,即circINHBB。【目的】在猪中等有腔卵泡组织中验证circINHBB的序列结构及其在颗粒细胞中的分布情况;分析其在健康、闭锁卵泡中的表达差异;在体外培养的猪卵泡颗粒细胞中探索了circINHBB对细胞凋亡的调控作用,并对circINHBB可能介导的功能性miRNA做出预测,为家畜繁殖领域的circRNAs研究扩宽思路,为提高家畜繁殖力研究提供参考。【方法】采集中等大小猪卵泡,进行RNA提取及反转录获得猪卵泡的cDNA,利用反向引物进行PCR扩增,PCR扩增产物经Sanger测序证明circINHBB的序列和环状结构;设计circINHBB的特异性荧光探针,运用FISH实验验证circINHBB在猪卵泡颗粒细胞核、质中的分布情况;然后,通过外观、激素和颗粒细胞密度指标选取健康和闭锁两组,用qRT-PCR检测circINHBB在猪健康和闭锁卵泡中的表达差异;最后,设计circINHBB的特异性siRNA（si-circINHBB）,在体外培养的猪卵泡颗粒细胞中,转染si-circINHBB及其对照,利用流式细胞术检测circINHBB对猪卵泡颗粒细胞凋亡的调控作用,预测circRNA可能参与的miRNA调节。【结果】PCR及Sanger测序验证了circINHBB在猪卵泡中的特异性存在,且证实了circINHBB是由INHBB编码基因的mRNA的前体经反向可变剪切形成的环状结构RNA;FISH实验进一步验证了circINHBB在猪卵泡颗粒细胞的细胞质中分布;qRT-PCR结果证实,与猪健康卵泡相比,circINHBB的表达量在猪闭锁卵泡中显著降低;流式细胞术检测结果表明当敲减circINHBB后,猪卵泡颗粒细胞的凋亡水平显著上升,说明circINHBB对猪卵泡颗粒细胞的凋亡有显著的抑制作用;生物信息学分析表明,circINHBB可能与10个已知miRNA相互作用,通过TGF-β、Notch等信号通路参与调控颗粒细胞凋亡及卵泡闭锁过程。【结论】在猪卵泡中验证了circINHBB的环状结构及胞质中的特异性表达分布,证实了其在闭锁卵泡中表达量低于健康卵泡,通过体外实验证实了circINHBB是细胞凋亡的抑制因子,可能通过吸附相关miRNA参与调节卵泡的发育和闭锁过程。     

牦牛线粒体DNA D-loop区序列测定及其在牛亚科中分类地位的研究

根据普通牛线粒体DNA序列设计引物,获得了九龙牦牛线粒体D-loop区全序列,并以羊亚科绵羊属绵羊作为外类群利用D-loop区序列对牛亚科代表性物种（牦牛、野牦牛、普通牛、瘤牛、美洲野牛、欧洲野牛和亚洲水牛）进行了系统发育分析。结果发现：牦牛线粒体DNA D-loop区序列全长893 bp,与普通牛源序列的同源性为87.4%,其中有17个碱基的缺失;在牛亚科内,牦牛、野牦牛与美洲野牛（美洲野牛属）间的序列差异百分比最小,为6.2%～6.8%,而与牛属中普通牛、瘤牛间的序列差异百分比较大,为10.0%～11.3%;系统发育分析发现：牦牛、野牦牛首先与美洲野牛聚为一类,说明牦牛、野牦牛与美洲野牛属间的遗传相似性较高、亲缘关系较近,而与牛属间的遗传相似性较低、亲缘关系较远;结合古生物学、形态学、分子生物学的证据,支持将牦牛、野牦牛划分为牛亚科中一个独立属即牦牛属的观点。     

湖羊TGF-β1基因特征、表达及其与排卵数的相关性分析

【目的】获取湖羊TGF-β1基因序列,了解TGF-β1序列特征和组织表达特征,分析卵巢组织中TGF-β1基因表达水平与排卵数之间的关系。【方法】通过PCR扩增和测序获得湖羊TGF-β1基因序列,并采用生物信息学方法分析其序列特征;采用RT-PCR分析湖羊TGF-β1基因的组织表达特征;采用Real-time qPCR方法分析多羔组与单羔组湖羊卵巢组织TGF-β1基因表达水平的差异,及其与排卵数之间的关系。【结果】湖羊TGF-β1基因编码区序列全长1 173 bp,编码蛋白含有390个氨基酸残基,包含典型的TGF-β前肽和TGF-β like等结构域。TGF-β1基因在湖羊卵巢组织中高表达,多羔组卵巢组织中TGF-β1基因表达水平显著高于单羔组（P＜0.05）,且表达水平与排卵数呈极显著正相关（P＜0.01）。【结论】多羔组湖羊卵巢组织TGF-β1基因表达水平显著高于单羔组,且与排卵数间呈极显著正相关,推测TGF-β1基因在湖羊卵泡发育、成熟或排卵过程中发挥重要作用,是影响湖羊高繁殖力的候选基因。     

湖羊和巴什拜羊BMP15基因c.-1760C>A变异与启动子区活性的关系

[目的]为了解湖羊和巴什拜羊骨形态发生蛋白15(BMP15)基因编码区和5'调控区(5'UTR)序列特征与差异,检测其SNPs(single nucleotide polymorphisms)并探索其功能。[方法]利用克隆测序技术获得湖羊和巴什拜羊BMP15基因编码区和5'UTR序列,运用生物信息学方法分析其序列特征;采用DNA池测序法筛选湖羊和巴什拜羊BMP15基因SNPs,直接测序法检测SNPs位点多态性;采用荧光素酶报告基因系统检测启动子区活性。[结果]湖羊和巴什拜羊BMP15基因编码区序列长度均为1 182 bp,编码393个氨基酸,编码蛋白含有典型的TGF-β结构域;湖羊和巴什拜羊BMP15基因编码区序列的同源性为99.92%,发现1个SNP位点。获得1 806 bp湖羊和巴什拜羊BMP15基因5'调控区序列,发现5个SNPs位点。BMP15基因c.-1760CA位点多态性分析发现湖羊群体中均为CC基因型,巴什拜羊群体中有CC、CA和AA 3种基因型,等位基因C和A频率分别为0.798 1和0.201 9。启动子区活性检测显示CC型启动子区活性明显高于AA型。[结论]湖羊和巴什拜羊BMP15基因编码区序列高度保守,c.-1760CA变异可能影响BMP15基因启动子区活性。