鸡Wnt基因家族生物信息学分析及表达

【目的】试验旨在对鸡Wnt基因家族进行全面系统地调查分析,并进一步明确鸡感染新城疫病毒(Newcastle disease virus, NDV)后Wnt基因家族成员的表达模式。【方法】基于鸡基因组测序结果,通过查询Pfam和UniPort数据库获取鸡Wnt基因家族全基因组序列,构建系统进化树,分析Wnt蛋白理化性质、亚细胞蛋白定位、染色体分布、保守结构域等,并进一步研究鸡感染NDV后Wnt基因家族成员的表达模式。【结果】试验共鉴定到39个鸡Wnt基因家族成员。系统进化树分析发现,鸡与人和鼠的Wnt成员相似性较高,均有12个亚家族,即Wnt1、Wnt2(Wnt2a和Wnt2b)、Wnt3a、Wnt4、Wnt5(Wnt5a和Wnt5b)、Wnt6、Wnt7(Wnt7a和Wnt7b)、Wnt8(Wnt8a和Wnt8b)、Wnt9(Wnt9a和Wnt9b)、Wnt10a、Wnt11及Wnt16成员,但鸡缺少Wnt10b。鸡Wnt成员分布于11条染色体上,分别为Chr1、Chr2、Chr4、Chr6、Chr7、Chr12、Chr13、Chr21、Chr26、Chr27和Chr34,成员间出现1...     

水牛SND1基因克隆及生物信息学分析

试验旨在利用电子克隆法对水牛SND1（staphylococcal nuclease and tudor domain containing 1）基因进行克隆和序列分析,为探究该基因对水牛泌乳性能的作用机制奠定基础。以奶牛SND1基因（GenBank登录号：NM_205784.1）作为种子序列,利用Primer Premier 5.0设计3对引物,以水牛基因组DNA为模板,PCR扩增水牛SND1基因mRNA序列,扩增获得序列连接pMD18-T载体,通过测序拼接获得水牛SND1基因mRNA全序列,并对其进行生物信息学分析。结果显示,水牛SND1基因完整编码序列长为3 503 bp,包含长为2 733 bp CDS序列,编码910个氨基酸,蛋白分子式为C₄₅₂₃H₇₁₈₃N₁₂₈₁O₁₃₅₄S₂₆,分子质量为102.01 ku,理论等电点（pI）为6.74,不稳定系数为42.07,平均亲水性为-0.419,属可溶酸性蛋白。二级结构以α-螺旋和无规则卷曲为主,其中α-螺旋占37.80%,无规则卷曲占34.18%。结合Protfun 2.2在线软件对SND1的功能进行预测分析表明,该蛋白在嘌呤和嘧啶、中央中间代谢、能量代谢、氨基酸生物合成发挥功能的可能性分别为0.449、0.401、0.303和0.262。SND1基因编码区序列与黄牛、绵羊、山羊、猪、马、人的同源性分别为98.7%、97.8%、97.8%、93.8%、93.1%和91.7%,物种之间同源性较高,系统进化情况与其亲缘关系远近一致。利用SMART在线软件预测蛋白结构域,结果显示,水牛SND1蛋白包含有4个SN区域,说明SND1基因编码区在进化过程中较为保守。     

大白猪ZnT基因家族生物信息学分析及组织表达研究

【目的】 分析大白猪溶质载体30A （ZnT）基因家族成员的生物学特性,并检测其在猪不同组织中的表达水平,为研究ZnT基因家族调控锌的代谢提供科学依据。【方法】 使用多种生物信息学软件对猪ZnT基因家族10个成员（ZnT1~ZnT10）进行序列分析,包括基序、保守结构域、跨膜结构域、进化树、蛋白相互作用分析;使用实时荧光定量PCR方法检测ZnT基因家族在6月龄大白猪心脏、肝脏、脾脏、肺脏、肾脏、卵巢、乳腺中的表达差异。【结果】 ZnT1~ZnT10基因定位到猪的8条染色体上,分子质量在41.61~85.30 ku之间;等电点介于6.27~9.30之间,其中ZnT6等电点最高为9.30,ZnT1等电点最低为6.27。ZnT基因家族中,除ZnT3外都属于稳定蛋白,除ZnT5、ZnT9外都含有6层跨膜结构域,除ZnT6、ZnT9外所含基序顺序均一致,Cation-efflux是ZnT基因家族共有的保守结构域。ZnT6与ZnT2、ZnT3、ZnT7、ZnT9蛋白关联程度最高,ZnT1与ZnT3蛋白关联程度最高,ZnT8与其他家族成员间关系较远。ZnT基因家族序列在哺乳动物进化过程中相对保守。ZnT基因家族的10个基因在大白猪肺脏中相对表达量较高,在心脏中相对表达量较低,除ZnT5、ZnT7、ZnT9外的ZnT基因家族的其他成员在肌肉中几乎不表达。【结论】 ZnT家族属于跨膜结构蛋白,所含基序顺序基本一致,Cation-efflux是ZnT基因家族共有的保守结构域。ZnT基因家族多数成员在大白猪肺脏中表达量最高,在心脏和肌肉中相对表达量较低。     

水牛DDR1基因生物信息学及细胞学功能分析

为了了解水牛DDR1蛋白的生物信息学和细胞学功能,试验采用ProtParam、ProtScale、SOPMA、SWISS-MODEL、PSORTⅡPredictio、NetPhos 3.1在线软件对水牛DDR1蛋白进行生物信息学分析,采用基因干扰的方法研究水牛DDR1基因对水牛乳腺上皮细胞增殖、凋亡、基因表达和迁移的影响。结果表明：水牛DDR1蛋白由915个氨基酸组成,分子式为C₄₅₃₈H₇₀₂₉N₁₂₆₁O₁₂₈₇S₄₃,分子量为101 222.99 u,半衰期为30 h,理论等电点为6.22,属于酸性、不稳定、可溶性蛋白质。DDR1蛋白的二级结构由256个α-螺旋(27.98%)、175个延伸链(19.13%)、55个β-折叠(6.01%)、429个无规则卷曲(46.89%)构成。亚细胞定位于内质网(44.4%)、高尔基体(33.3%)和质膜中(22.2%)中。DDR1蛋白共含有65个磷酸化位点,其中丝氨酸磷酸化位点35个,苏氨酸磷酸化位点18个,酪氨酸磷酸化位点12个。D...     

水牛TRAIL基因克隆及生物信息学分析

【目的】对水牛肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor,TNF)相关凋亡诱导配体(TNF-related apotosis-inducing ligand,TRAIL)基因CDS序列进行克隆及序列分析,并对其编码的蛋白进行生物信息学分析,为后期TRAIL蛋白调控水牛卵巢卵泡发育、颗粒细胞增殖及凋亡的研究奠定基础。【方法】利用RT-PCR方法克隆水牛TRAIL基因CDS序列,对所获序列进行核苷酸序列、氨基酸序列相似性比对,构建系统进化树,并通过生物信息学软件分析TRAIL基因编码蛋白的结构和功能。【结果】试验成功克隆水牛TRAIL基因CDS序列,长864 bp,编码287个氨基酸;水牛TRAIL基因与牦牛、普通牛、山羊、绵羊、野猪、马、人、黑猩猩和家鼠的核苷酸序列相似性分别为99.2%、99.3%、95.9%、96.3%、84.7%、84.8%、81.3%、81.3%和70.0%。系统进化树结果表明,水牛与牦牛、普通牛的亲缘关系最近,与家鼠亲缘关系最远。氨基酸序列比对结果表明,在不同物种间,其跨膜结构域和TNF结构域序列保守性较高。TRAIL蛋白属于亲水性蛋白,存在1个跨膜结构域,140―285位氨基酸处为TNF区,具有29个磷酸化位点,无信号肽和糖基化位点,主要定位于细胞质中。TRAIL蛋白二级结构主要以无规则卷曲为主,约占51.57%,其次为延伸链(24.39%)和α-螺旋(24.04%)。TRAIL蛋白三级结构与二级结构一致,且与模型蛋白人TRAIL蛋白的相似性为75.53%。【结论】本试验克隆得到水牛TRAIL基因CDS区序列,大小为864 bp,编码287个氨基酸,水牛与牦牛、普通牛亲缘关系最近,TRAIL蛋白跨膜结构域和TNF结构域在不同物种间序列保守性较高,这可能与其功能有关。     

水牛SERPINE2基因的克隆、生物信息学及组织表达分析

本试验对水牛SERPINE2基因进行生物信息学分析,探索其在水牛不同组织器官中的表达规律,旨在为研究SERPINE2在水牛生殖过程中的具体调控机制提供理论支持。利用PCR技术克隆水牛SERPINE2基因CDS区的全长序列,在线生物信息学分析程序对SERPINE2进行分析,实时荧光定量PCR技术检测SERPINE2 mRNA在水牛不同组织的表达水平。结果表明：SERPINE2基因CDS区长度为1 191 bp,编码397个氨基酸,通过分析相似性结果,发现水牛和牛、绵羊、山羊的相似性为99.6%;系统进化树结果显示,遗传距离最近的是水牛和牛,绵羊次之。在组成SERPINE2蛋白的氨基酸中,缬氨酸含量较高,占氨基酸总数的9.6%。SERPINE2蛋白是一种不稳定的亲水蛋白,SERPINE2有一个信号肽,没有跨膜结构域。SERPINE2蛋白的二级结构中,α-螺旋结构的占比最高,为41.56%。多个器官检测出SERPINE2 mRNA的表达,其中在卵巢的表达量显著高于其他器官,说明SERPINE2基因可能与卵巢生长发育有重大联系。     

水牛甲状旁腺素基因克隆与生物信息学分析

本研究参考黄牛甲状旁腺素（parathyroid hormone,PTH）基因序列设计引物,运用PCR扩增技术对水牛PTH基因进行克隆,并用生物信息学方法对序列进行分析。结果显示,成功克隆了水牛PTH基因完整编码区序列（CDS）348 bp,可编码115个氨基酸。该基因编码区序列与黄牛、猪、马、山羊、绵羊和骆驼的同源性分别为99%、93%、91%、97%、96%和92%,表明PTH基因在不同物种间高度保守。系统进化树分析表明,水牛与黄牛PTH基因亲缘关系最近。此外,在水牛PTH基因CDS上共发现了3个碱基突变,其中两个属于同义突变,一个属于错义突变。氨基酸序列分析表明,该蛋白属于碱性、亲水、稳定型蛋白质,其分子式为C₅₇₀ H₉₄₁ N₁₆₇ O₁₆₄ S₈,分子质量为13.01 ku。二级结构分析显示,水牛PTH蛋白以α-螺旋和无规则卷曲为主,与三级结构预测结果相一致。亚细胞定位分析显示,水牛PTH蛋白分布在细胞质（26.1%）、线粒体（21.7%）、细胞外（包括细胞壁）（17.4%）、内质网（13.0%）、细胞核（8.7%）、高尔基体（4.3%）和其他部位（8.7%）,推测PTH蛋白可能在运输、结合及细胞被膜等方面发挥信号转导和转录调控作用。     

胡杨AHL基因家族生物信息学分析及逆境胁迫下的表达特征

AT-hook核定位(AT-hook motif nuclear localized, AHL)蛋白作为一种小型DNA结合蛋白,广泛存在于植物中,在植物生长发育、逆境胁迫和激素信号应答等方面发挥着重要的作用。为全面了解胡杨(Populus euphratica)AHL基因家族的结构及功能,利用生物信息学方法及qRT-PCR对胡杨AHL家族成员的理化性质、基因结构、亚细胞定位以及逆境胁迫下的表达特征进行分析。理化性质分析表明,胡杨AHL家族共有19个成员,除PeAHL16外,其余PeAHL蛋白均为碱性的不稳定亲水蛋白。基因结构分析表明,PeAHL成员全部为内含子缺失型基因。系统进化结果显示,胡杨AHL家族成员可根据基因类型分为8个亚群。保守基序分析显示,聚类在同一分支中的PeAHL基因其motif组成及排列顺序基本相同。在顺式作用元件分析中,响应干旱胁迫的元件其种类和数量最多。实时荧光定量分析表明,PeAHLs的表达受低温、高温、NaCl以及PEG的显著诱导,与对照相比,PeAHLs在PEG处理下表达量最高。本研究结果为胡杨AHL基因家族的深入研究提供理论依据,为进一步解析胡杨AHL基因...     

苎麻CCCH基因家族生物信息学及表达谱分析

CCCH锌指蛋白作为各种生物体中广泛存在的调节因子,在植物生长发育,胁迫应答等多种生物过程中发挥重要的调控作用。本研究采用生物信息学方法,从苎麻基因组中鉴定出59个CCCH基因家族成员,并进行了理化性质、系统进化、基因结构、共线性及表达模式的分析。结果表明CCCH基因不均匀分布在苎麻的14条染色体上;顺式作用元件预测分析发现启动子区有大量非生物胁迫和激素响应元件;表达谱分析表明,差异基因BniC3H48、BniC3H53和BniC3H57在乙烯利和磷酸二氢钾两者混合喷施后表达呈上调趋势,这三个基因可能在乙烯利和磷酸二氢钾互作调控苎麻富集镉中发挥重要作用。本研究为进一步解析苎麻响应重金属镉胁迫的分子机制提供新的线索和理论依据。     

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。     

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.     

DDR1基因过表达对水牛乳腺上皮细胞的影响

为揭示盘状结构域受体1（discoidin domain receptor1,DDR1）基因对水牛泌乳性能的影响,本研究构建了水牛DDR1基因真核表达载体,并对其最佳转染时间进行摸索,同时分析DDR1基因过表达对水牛乳腺上皮细胞的影响。琼脂糖凝胶电泳检测结果显示,载体片段大小与目标载体片段大小一致,均为8.8 kb,测序结果显示其与目的片段序列匹配率为100%。细胞转染试验结果显示,DDR1基因过表达最佳转染时间为48 h。细胞增殖检测结果显示,DDR1基因过表达组与对照组细胞相对荧光值差异不显著（P>0.05）。细胞凋亡检测结果显示,DDR1基因过表达对水牛乳腺上皮细胞的晚期凋亡率（19.87% VS 17.49%）无影响（P>0.05）,但极显著增加了水牛乳腺上皮细胞早期凋亡率（6.48% VS 1.35%,P<0.01）。同时,DDR1基因过表达上调了水牛乳腺上皮细胞中抑凋亡基因BCL-2和XIAP的表达,而下调了促凋亡基因P53的表达。此外,DDR1基因过表达显著提高了水牛乳腺上皮细胞的迁移率（66.26% VS 58.76%,P<0.05）。综上,试验成功构建了水牛DDR1基因真核表达载体并证明了DDR1基因过表达促进了水牛乳腺上皮细胞的早期凋亡和迁移,为今后进一步研究水牛乳腺发育和泌乳性能提供了一定理论依据。     

奶水牛固醇携带蛋白2基因克隆、生物信息学分析及其组织表达检测

本研究旨在对水牛固醇携带蛋白2（sterol carrier protein 2,SCP2）基因进行克隆及生物信息学分析,并检测其在水牛不同组织中的表达。以黄牛SCP2基因（登录号：NM_001033990.3）为种子序列成功克隆了水牛SCP2基因完整CDS区,该序列长1 632 bp,可编码543个氨基酸;其与黄牛、绵羊、山羊、白鲸、人、家犬和家猫的同源性分别为95.9%、93.4%、92.4%、89.4%、88.3%、86.3%和86.9%,说明SCP2基因CDS区在不同物种间具有较高的保守性。聚类分析则表明水牛与黄牛的分子进化关系最近;氨基酸序列分析表明,SCP2蛋白的分子式为C₂₆₀₂H₄₁₃₁N₇₀₉O₇₇₄S₂₉₈,分子质量为58.66 ku,理论等电点（pI）为8.59,不稳定系数为27.94,平均亲水性为-0.215,属于碱性、稳定、亲水蛋白质;二级结构分析表明水牛SCP2蛋白由α-螺旋、无规则卷曲和延伸链构成,其中α-螺旋占35.54%,无规则卷曲占48.99%,延伸链占15.47%,与三级结构预测结果一致;亚细胞定位分析表明,水牛SCP2蛋白分布在细胞质（43.5%）、过氧化物酶体（21.7%）、线粒体（17.4%）、细胞核（13.0%）和细胞骨架（4.4%）;跨膜结构和信号肽预测分析表明,水牛SCP2蛋白不含跨膜结构和信号肽;磷酸化位点分析发现,水牛SCP2蛋白有13个Ser、3个Thr和2个Tyr可能成为蛋白激酶磷酸化位点;蛋白质结合位点预测结果显示,水牛SCP2蛋白含有12个蛋白质结合位点和1个多核苷酸结合位点;实时荧光定量PCR结果表明,水牛SCP2基因在肝脏中表达量最高,其他组织中表达量从高到低依次为乳腺、淋巴、肾脏、大肠、胃、肺脏、脾脏、卵巢、垂体、大脑和心脏。本试验为今后进一步探讨SCP2基因的功能奠定了基础。     

水牛黑色素皮质素1受体基因克隆、生物信息学分析及表达模式研究

本试验旨在对水牛黑色素皮质素1受体(MC1R)基因进行克隆、生物信息学分析及表达模式研究。参考牛MC1R基因(GenBank登录号:JN123363.1)序列设计引物,以本地沼泽水牛、白沼泽水牛、摩拉水牛和黄牛基因组DNA为模板,应用PCR方法扩增克隆MC1R基因片段并进行测序分析。运用QRT-PCR方法检测摩拉水牛、沼泽水牛、白沼泽水牛和黄牛皮肤组织中MC1R基因的表达模式,并通过Western blotting方法检测沼泽水牛和白沼泽水牛MC1R基因的蛋白表达差异。结果表明,应用PCR方法成功克隆了水牛MC1R基因,其编码区全长954 bp,共编码317个氨基酸。测序分析后发现沼泽水牛、白沼泽水牛、摩拉水牛和黄牛MC1R基因的核苷酸序列和氨基酸序列相似性很高。沼泽水牛与白沼泽水牛在476、618、881、930和931 bp位点上分别发生T→C、G→C、G→A、G→A和A→G突变,导致了沼泽水牛和白沼泽水牛第159位氨基酸由丝氨酸变成苯丙氨酸,第310位氨基酸由谷氨酸变成丙氨酸,第294位氨基酸由天冬氨酸变成丙氨酸,发生了非同义突变。QRT-PCR结果发现,MC1R基因在摩拉水牛、沼泽水牛和黄牛皮肤组织中的相对表达量均显著高于白沼泽水牛(P<0.05);Western blotting分析结果显示,沼泽水牛皮肤组织中MC1R蛋白的表达量高于白沼泽水牛。综上所述,白沼泽水牛MC1R基因的编码区发生氨基酸位点突变,且相对表达量和蛋白表达量均低于沼泽水牛,推测此为白沼泽水牛体内合成的黑色素缺失而导致毛色白化的主因。     

水牛FADS2基因的电子克隆及序列分析

试验旨在利用电子克隆法对水牛Δ6脂肪酸脱氢酶（Δ6-fatty acid desaturases,FADS2）基因进行克隆和生物信息学分析,为探究FADS2基因对水牛泌乳性能的作用机制奠定基础。以奶牛FADS2基因序列（GenBank登录号：NM_001083444.1）为探针设计引物,利用电子克隆法克隆水牛FADS2基因,并通过RT-PCR验证,对FADS2基因的序列特征进行生物信息学分析。测序结果表明,水牛FADS2基因序列全长为36 600 bp,由12个外显子和11个内含子组成,包含一个长1 335 bp的开放阅读框,可编码444个氨基酸。序列同源性分析显示,水牛FADS2基因编码序列与牦牛、黄牛、人、猪、家兔、虎鲸和褐家鼠序列的同源性分别为98.88%、98.88%、89.66%、90.79%、90.85%、92.35%和87.11%。蛋白质预测分析表明,水牛FADS2蛋白分子质量为52.51 ku,理论等电点（pI）为8.75,呈弱碱性,属于亲水性蛋白,无信号肽。系统进化树分析结果表明,FADS2基因在不同物种及进化的过程中具有高度保守性,其中水牛与牦牛、黄牛亲缘关系较近,与褐家鼠亲缘关系较远。水牛FADS2基因的成功克隆为今后阐明水牛泌乳性能的作用机制奠定了基础。