马身猪MEF2A基因4种可变剪接体的克隆和生物信息学分析

本研究旨在克隆马身猪肌细胞增强因子2A（myocyte enhancer factor 2A,MEF2A）基因的不同剪接体类型。依据转录组测序对可变剪接的预测结果,试验扩增MEF2A基因第5~8外显子之间的编码区,用生物信息学软件分析了马身猪MEF2A基因不同剪接体的序列特性,预测保守结构域,构建系统进化树,比对不同物种MEF2A的氨基酸同源性。结果显示,获得了4个MEF2A基因的剪接体,MEF2A1的第5~8外显子正常剪接;MEF2A2缺失了第5外显子,第6外显子的5'端多出138 bp,第7外显子的3'端多出102 bp;MEF2A3缺失了第5外显子,第6外显子的5'端多出138 bp;MEF2A4第7外显子的3'端多出102 bp。插入的138 bp序列编码的蛋白质中存在1个保守结构域HJURP_C,这可能与MEF2A参与肝细胞纤维化作用有关。MEF2A1和MEF2A4与猪MEF2A1（GenBank登录号:NP_001090890.1）同属于一个亚群,同源性高达98.9%,MEF2A2和MEF2A3与猪MEF2A2（GenBank登录号:NP_001093168.1）同属于一个亚群,同源性分别为98.2%和98.9%。本试验成功克隆了4个MEF2A基因的剪接体,为进一步研究其蛋白功能奠定基础。     

不同猪种ADIPOQ基因外显子2多态性及其与山西白猪体重和体尺性状的关联分析

本研究旨在检测猪脂联素（adiponectin,ADIPOQ）基因外显子2的多态性,并分析其对山西白猪体重和体尺性状的影响。采用PCR-SSCP技术检测了长白猪、大白猪、杜洛克猪、山西白猪、山西黑猪和马身猪6个猪种392个个体ADIPOQ基因外显子2的多态性,并采用GLM程序分析了ADIPOQ基因外显子2多态性与山西白猪体重和体尺性状的关联性。结果显示,在ADIPOQ基因外显子2的89 bp处检测到G→A错义突变,引起缬氨酸（Val）向异亮氨酸（Ile）的转变。ADIPOQ基因外显子2存在3种基因型：AA、AB、BB,2个等位基因：A和B。杜洛克猪中只有BB基因型,长白猪、大白猪、山西白猪和山西黑猪中BB基因型为优势基因型,马身猪中AA基因型频率最高。在引入品种长白猪、大白猪和杜洛克猪中B等位基因为优势等位基因,基因频率分别为0.96、0.96和1.00;在地方品种马身猪中A等位基因频率（0.52）略高于B等位基因（0.48）;在培育品种山西白猪和山西黑猪中B等位基因频率分别为0.76和0.78,介于引入猪种和地方品种之间。基因型频率分布在马身猪、山西白猪和山西黑猪之间无显著差异（P>0.05）,杜洛克猪与长白猪、大白猪间差异均不显著（P>0.05）,而长白猪和大白猪间差异显著（P<0.05）,任意一个引入品种与马身猪、山西白猪和山西黑猪之间的差异均达到极显著水平（P<0.01）。ADIPOQ基因外显子2多态性对断奶重有显著影响,其中BB基因型个体28日龄断奶重显著高于AA和AB基因型（P<0.05）,AA和AB基因型间无显著差异（P>0.05）,但对其他性状无显著影响,说明该位点只在个体发育早期阶段起作用。     

绵羊DECR1基因exon 5部分序列多态性分

试验根据GenBank登录的牛2,4-双烯-CoA还原酶1（2,4-dienoyl-CoA reductase1,DECR1）基因序列（NP_001068891）设计引物,应用PCR技术对德国美利奴绵羊、杜泊绵羊、特克塞尔绵羊DECR1基因的exon 5部分序列进行克隆测序;利用PCR-SSCP技术检测了3个绵羊群体exon 5单链构象多态性（SNP）,所获序列与GenBank中其他物种exon 5序列进行了同源性比较,并构建了亲缘关系聚类分析图。结果表明,绵羊DECR1基因exon 5长为137 bp,3个绵羊群体中exon 5均不存在SNPs,各种动物之间DECR1基因exon 5的同源性较高,在81.02%（鸡）～97.08%（牛）之间,其中绵羊和牛同源性最高,达到97.08%;与鸡的同源性最低,为81.02%;聚类分析结果显示,绵羊首先与牛聚为一类,再分别与兔子、狗聚为一类,最后分别与人、猪聚为一类,绵羊与牛的亲缘关系最近,与鸡的亲缘关系最远,与传统分类相一致,说明DECR1基因exon 5在动物进化过程中高度保守。     

山羊INSR基因可变剪接体在背最长肌中的表达模式

旨在对山羊胰岛素受体（insulin receptor，INSR）基因进行可变剪接分析，研究其在背最长肌中的表达模式。本试验以简州大耳羊妊娠期胎儿（妊娠期第45、60和105天）及出生后第3天羔羊背最长肌为试验材料，基于转录组测序数据（accession number：SRR3567144）并利用Sanger测序验证，分析INSR基因的可变剪接体类型及其在背最长肌中的表达差异，同时利用在线软件对不同可变剪接体进行生物信息学分析。结果显示，在山羊背最长肌中INSR基因CDS区存在4种不同的可变剪接形式（INSR1、INSR2、INSR3和INSR4），其CDS长分别为4 110、4 146、4 113和4 149 bp，对应的氨基酸残基数分别为1 369、1 381、1 370和1 382个。山羊INSR 4个可变剪接体之间的主要区别在于Exon 11（36 bp）跳跃和Exon 15部分（3 bp）缺失，这两种可变剪接模式在牛、猪、山羊、人、绵羊和小鼠间完全一致。这些可变剪接改变了山羊INSR的Ser磷酸化位点和第二个FN3功能域，使所编码蛋白3D结构在两个区域发生明显改变。同时，各可变剪接体表达量在背最长肌发育的4个时期均无显著性差异（P>0.05），同一时期各可变剪接体表达量之间也无显著性差异（P>0.05）。INSR基因序列和剪接模式在哺乳动物中高度保守，该研究结果将为深入揭示INSR基因对动物肌肉发育的调控机制提供理论参考。     

猪NR1H3基因可变剪接体的克隆及表达特性研究

旨在克隆猪NR1H3基因的可变剪接体,并预测编码蛋白的结构与功能,研究其转录本的表达特性。本试验以马身猪为研究对象,采用RT-PCR及克隆测序技术对猪NR1H3基因CDS区进行扩增和克隆,采用生物信息学方法分析NR1H3蛋白的生物学特性,采用qRT-PCR技术检测NR1H3基因在心、肝、脾、肺、肾、胃、小肠、股二头肌、腰大肌和皮下脂肪组织中的表达谱及在脂肪组织中的发育性表达规律。结果表明,本研究成功克隆出猪NR1H3基因的两个转录本NR1H3-1和NR1H3-2,其中NR1H3-2为新发现的转录本（MN082630）,其CDS区全长1 203 bp,编码的蛋白质含400个氨基酸,属于中性不稳定蛋白;与NR1H3-1相比,NR1H3-2缺失了长度为95 bp的第9外显子,编码的蛋白质NR1H3-2比NR1H3-1少了一个肝X受体的配体结合结构域;氨基酸的相似性分析发现,猪NR1H3蛋白氨基酸序列与北大西洋小须鲸、山羊、绵羊、抹香鲸、长江江豚等物种的相似性较高。NR1H3-1和NR1H3-2在所检测组织中均有表达,且在不同组织间的表达量具有显著差异（P<0.05）;NR1H3-1转录本在小肠中表达量最高,其次是脾、肝、股二头肌等,在心脏中表达量最低;NR1H3-2则在肝中表达量最高,其次是脾、小肠、胃和股二头肌等,在心脏中表达量最低。在各组织中（除小肠、心、肺）,NR1H3-2的表达量均高于NR1H3-1,其中在肝和皮下脂肪组织中,NR1H3-2的表达量极显著高于NR1H3-1（P<0.01）,在胃中差异达显著水平（P<0.05）。随着日龄的增加,皮下脂肪组织中NR1H3-1和NR1H3-2的表达量整体呈上升趋势,推测该基因对猪的脂肪沉积有调控作用。本试验成功克隆了猪NR1H3基因的两个可变剪接体,并推测其对猪脂质代谢及脂肪生成具有重要的生理作用。     

Cloning and sequence analysis of multiple splice variants of lactate dehydrogenase C in yak testes

Lactate dehydrogenase C (LDH-C) has been reported to play a role in the energy metabolism of mammal spermatozoa. However, the functions and expression patterns of LDH-C still remain unclear. In order to elucidate the functions and expression patterns of LDH-C, we cloned the cDNA of yak LDH-C. Total RNA was extracted from yak testes and reverse transcribed and amplified by PCR. The full length open reading frame (ORF) of LDH-C and its five splice variants were obtained. The full length ORF contained 999 bp encoding a 332-amino-acid protein that showed 100% identity with bovine LDH-C. Compared with the full length ORF of LDH-C, the five variants used the same start codon as the full length ORF and encoded 5 putative proteins. In detail, variants 1 (missing the coding sequence of exon 6 and 7) and 2 (missing the coding sequence of exon 7) bear the entire nicotinamide-adenine dinucleotide (NAD) binding domain and an active site. Variants 3 (missing the first 42 nuleotides of exon 4) and 4 (missing the coding sequences of exons 5, 6 and 7) lack part of the NAD binding domain but contained the entire active site. Variant 5 (missing the coding sequence of exons 4 and 7) lacks a large part of the NAD binding domain and the entire active site. Native polyacrylamide gel electrophoresis was performed to determine if the splice variants can be translated into proteins. However, native PAGE detected no specific bands from yak testes and bovine spermatozoa. This study suggests the alternative splicing of LDH-C is ubiquitous in bovine testes and might be involved in regulation of LDH-C expression. The findings also help to elucidate the functions of LDH-C.     

猪FSHβ基因第2外显子多态性与产仔性能的关联分析

采用PCR-SSCP技术检测马身猪、杜洛克猪、大白猪、山西黑猪和山西白猪等5个猪种421个个体FSHβ基因编码区的多态性,采用单变量动物模型分析了多态位点对母猪产仔性能的影响。结果表明:在FSHβ基因第2外显子第48位上检测到C→T的转换突变为同义突变。在杜洛克群体中,C等位基因的频率为1;在马身猪群体中,T等位基因的频率为1;在山西白猪和山西黑猪中,等位基因C的频率相对较高,分别为0.65和0.89。不同基因型母猪总产仔数和产活仔数的差异不显著(P>0.05),可初步判断该突变位点对猪的产仔性能无显著影响。     

水貂酪氨酸酶基因外显子1的鉴定及序列变异分析

根据GenBank中公布的雪貂(登录号:EF405957)、大熊猫(登录号:XM_002930310)、家犬(登录号:CFU42219)及猫(登录号:AY959314)的酪氨酸酶(tyrosinase, TYR)基因DNA序列保守区域,设计1对特异性引物,利用PCR及克隆技术测定了短毛黑水貂、红眼白水貂和米黄色水貂的TYR基因外显子1部分序列,并对该序列进行了BLAST鉴定及变异位点分析,基于该基因编码氨基酸序列构建了16个物种的系统进化树。结果表明,测定的3种毛色水貂TYR基因序列长度均为796 bp,包括795 bp的外显子1和1 bp 5'UTR,共检测到5个单一突变位点:g.A34G、g.T138A、g.T248C、g.A545G和g.C765A,包含4个错义突变:g.A34G(p.Ser12Gly)、g.T248C(p.Val83Ala)、g.A545G(p.Tyr182Cys)和g.C765A(p.His255Gln),1个移码突变分别出现在短毛黑水貂和红眼白水貂个体间:g.T138A(p.Cys46*),获得TYR基因GenBank登录号分别为:短毛黑水貂(KJ198847)、红眼白水貂(KJ658343)和米黄色水貂(KJ152769)。水貂与雪貂、大熊猫、家犬、猫、家兔、猪、羊驼、山羊、绵羊、牛、人、猕猴、黑猩猩、原鸡和日本鹌鹑的TYR基因核苷酸序列同源性为72.8%～98.6%,相应氨基酸序列同源性为75.0%～98.1%。TYR基因分子进化树显示水貂与雪貂遗传关系最近,分化时间约为1000万年前,且与原鸡和日本鹌鹑亲缘关系最远。该结果为进一步开展TYR基因多态性与水貂毛色表型的相关性研究奠定了生物信息学基础。     

5个猪种DECR1基因外显子2单链构象多态性的群体遗传学分析

试验利用PCR-SSCP技术检测了山西马身猪、山西白猪、长白猪、大白猪和杜洛克猪5个品种共490头猪的DE-CR1基因外显子2的多态性。结果显示,DECR1基因外显子2位点存在多态性,表现出AA、BB和AB 3种基因型。群体遗传学分析结果表明,5个猪种都是等位基因B为优势基因;Hardy-Weinberg平衡检验结果显示,山西白猪和杜洛克猪处于平衡状态,山西马身猪、长白猪和大白猪处于非平衡状态;各品种猪的多态信息含量均为中度多态。     

猪TLR4基因可变剪接体的鉴定

为合理、有效地利用民猪资源进行抗病育种,本研究利用重叠延伸RT-PCR结合巢式PCR法扩增民猪TLR4基因,寻找可变剪接体;利用竞争性RT-PCR方法研究各可变剪接体的组织表达情况。获得了猪TLR4基因3个可变剪接体(其中2个是未见报道的),并且鉴定出一类特殊的剪接模式——外显子内部的部分片段被单独剪除,该类型在动物中尚属首次发现;组织表达分析表明3个可变剪接体普遍表达。TLR4基因存在着复杂的剪接机制,也暗示着其功能的复杂性。     

野桑蚕羧酸酯酶基因(BmmCarE-2)的克隆及表达分析

羧酸酯酶参与昆虫对有机磷和氨基甲酸酯等杀虫剂抗性的产生。通过反转录聚合酶链式反应(RT-PCR)和cDNA末端快速扩增(RACE)方法克隆了一个野桑蚕羧酸酯酶全长基因(BmmCarE-2)。序列分析表明该基因包含1个1 623 bp的开放读码框,有57 bp的cDNA5′端非翻译区序列(5′UTR)和79 bp的cDNA3′端非翻译区序列(3′UTR),编码540个氨基酸,GenBank登录号为EU328351。序列比对分析表明BmmCarE-2与家蚕羧酸酯酶基因BmCarE-2(GenBank登录号:DQ311250)的氨基酸序列相似性最高,达98.9%。利用半定量RT-PCR进行组织表达分析表明,BmmCarE-2在野桑蚕幼虫的头部和脂肪体表达量较高,在丝腺和中肠稍低,而在血液中的表达量最低。     

猪ApoA5基因cDNA的克隆、序列分析及组织表达研究

旨在克隆猪ApoA5基因cDNA全序列,并对其进行序列分析,研究该基因的组织表达规律.试验以山西马身猪肝脏组织为材料,采用RT-PCR与RACE技术,对猪ApoA5基因的cDNA进行克隆,并对其进行了生物信息学分析.采用荧光定量PCR检测并分析了ApoA5 mRNA在2个猪种(马身猪和大白猪)中多个组织的表达规律.结果表明:猪ApoA5基因cDNA全长1 917 bp,包括1 092 bp的开放阅读框(ORF),24 bp的3'-UTR和801 bp的5'-UTR;编码区(CDS)共编码364个氨基酸,与牛、马、人、犬、猴、兔、褐鼠和小鼠氨基酸序列的同源性分别为81.7％、80.0％、78.3％、77.5％、76.5％、73.6％、67.1％和66.7％;ApoA5 mRNA除了在肺脏和脾脏中未检测到外,在其他8种组织中均有表达,其中在肝脏组织中高丰度表达,在皮下脂肪与背最长肌中中等表达,低量表达于小肠、肾脏、心脏、胰脏和胃,并且在皮下脂肪与背最长肌中ApoA5 mRNA的表达量存在显著的品种差异.猪ApoA5基因在动物进化中比较保守,ApoA5 mRNA的表达量受到组织和品种影响,推测ApoA5基因对脂肪沉积性状有一定的影响.     

猪hnRNPUL1基因克隆及变异剪接体鉴定

旨在克隆民猪hnRNPUL1基因全长编码区（complete coding sequence，CDS）序列并进行可变剪接分析，研究其组织表达和亚细胞定位情况。本研究以3头3月龄民猪为试验材料，利用RT-PCR技术克隆hnRNPUL1基因CDS及可变剪接体，应用qRT-PCR检测其在心、肝、脾、肺、肾、胃、大肠、小肠、背肌、腿肌等组织中的表达情况，同时，在生物信息学预测的基础上，通过融合表达绿色荧光蛋白的方法鉴定核定位序列。研究结果表明，猪hnRNPUL1基因（GenBank accession No.：MN399154）CDS全长2 580 bp，预期编码的多肽链存在着hnRNPs家族的特征性结构域——SAP、SPRY和AAA；猪hnRNPUL1普遍表达于所检测的各组织中，其中在脾脏中表达量最高，在腿肌中表达量最低；核定位序列（NLS）位于多肽链的133~430 aa处，与生物学信息学预测的结果存在着偏差；同时获得了2个变异剪接体和11种可变剪接片段。本研究结果对进一步揭示猪hnRNPUL1基因功能及转录调控机制提供了基础。     

虎MHC ClassⅠ基因的克隆及测序

根据猫的主要组织相容性复合体Ⅰ类分子cDNA序列设计PCR引物,从基因组上成功扩增并克隆了MHCClassⅠ基因片段,命名为TLA-A。该片段全长2 820 bp,包含MHC ClassⅠ分子基因约85%的长度,包括Exon 1部分序列、intron 1、exon 2、intron 2、exon 3、intron 3、exon 4、intron 4、exon 5、intron 5、exon 6、intron 6和exon 7部分序列。与其他物种的ClassⅠ基因相比,虎与家猫、猎豹、豹猫、大熊猫、狗、马、松鼠猴、人、黄猩猩等物种的同源性依次为93.4%、91.8%、87.3%、86.4%、85.1%、85.1%、84.6%、84.3%、83.7%,种间序列差异主要表现在exon 2、exon 3两个肽结合区。     

鹅类胰岛素样生长因子-Ⅰ基因的克隆与序列分析

类胰岛素样生长因子-Ⅰ是调控动物生长、发育、繁殖、免疫以及癌症、衰老等的重要调节因子。研究根据公开发表的鸡、鸭、鹅等IGF-Ⅰ基因序列设计5对引物,用PCR方法从鹅基因组DNA中分别扩增出IGF-Ⅰ基因的5′调控区部分序列及外显子1、内含子1和外显子4序列。扩增产物在电泳后的琼脂糖凝胶上分别为预期的309、203、549、4413bp和1442bp特异性条带。将扩增产物或扩增产物克隆入pMD19-T载体进行序列测定,比对后发现与鸡、鸭的同源性均大于80%,与鼠、人的同源性也在68%以上。其中内含子1和外显子4的序列已上传至GenBank,基因登录号分别为EU111743和EU072031。     

Molecular cloning and tissue distribution of a short form chicken leptin receptor mRNA

In mammals, alternative splicing of the leptin receptor (LEPR) produces several C-terminal truncated isoforms that are believed to play a role in the transport, cellular internalisation and degradation of the hormone leptin. The chicken leptin receptor (chLEPR) is similar to its mammalian counterparts in terms of its intron/exon structure and conserved motifs. However, it is unknown whether the chLEPR also undergoes alternative splicing. To test this, structural analysis of intron 19 of the chLEPR, equivalent to the intron in which alternative splicing occurs in mammals, was combined with 3'-rapid amplification of cDNA ends (3'-RACE) to search for chLEPR splice variants. A 44-amino acid alternative exon 20 was identified that is spliced to generate a short isoform of the chLEPR (chLEPR-SF). Comparative sequence analysis of intron 19 identified two regions that are highly conserved between the chicken and mammals, indicating their possible importance as intronic elements in the regulation of alternative splicing of the LEPR in vertebrates. Tissue expression of the chLEPR-SF was lower and more restricted than that of the chLEPR long isoform. Collectively these data demonstrate that the chLEPR is alternatively spliced to produce at least one short isoform, as is the case in mammals.     

撒坝猪SPDEF基因克隆及其生物信息学分析

为明确猪SPDEF基因的遗传特性,试验对不同猪种SPDEF基因的CDS区进行序列扩增、测序、拼接,并对撒坝猪SPDEF基因CDS序列进行生物信息学分析。采用PCR直接测序法测定猪SPDEF基因外显子序列,运用SeqMan进行序列拼接。采用生物信息学软件分析撒坝猪SPDEF基因开放阅读框及其编码蛋白的基本理化性质、疏水性、信号肽、跨膜区、亚细胞定位、磷酸化位点、糖基化位点、二级结构、三级结构、功能结构域,并构建系统进化树。结果表明,各猪种SPDEF基因编码区仅在外显子1、2分别检测到1个同义突变(C13971T、C16541T),表明该基因编码区在所检测的猪群中高度保守。生物信息学分析发现,该基因有1个长1 092 bp的完整开放阅读框;SPDEF蛋白中丝氨酸(Ser)含量最高(10.7%),体外理论半衰期为30 h,属于不稳定的亲水性蛋白;该蛋白不存在信号肽及跨膜结构,存在39个潜在的磷酸化位点和1个糖基化位点,亚细胞定位于细胞质;二级结构预测中,参与无规则卷曲的氨基酸最多(55.10%),其次是α-螺旋(28.37%);功能结构域预测发现,该蛋白存在1个ETS功能结构域和1个SAM-PNT功能结构域。系统进化树结果显示,撒坝猪与牛、绵羊和山羊的亲缘关系较近。本研究为进一步分析撒坝猪SPDEF基因的功能奠定了一定的理论基础。     

Genomic characterization of equine interleukin-4 receptor alpha-chain (IL4R)

Three overlapping fragments of the equine interleukin-4 receptor alpha chain gene (IL4R) were cloned and sequenced. The resulting 3553 bp cDNA sequence exhibited homology to human, murine and bovine IL4R. The equine IL4R exhibits many conserved features when compared to other species, including intron-exon boundary positions and amino acid sequence motifs characteristic of type I cytokine receptors. The IL4R gene was localized to horse chromosome ECA13 by synteny mapping on a somatic cell hybrid panel. Evidence for an alternative splice variant of IL4R was found in the genomic sequence and subsequently verified using RT-PCR on equine monocyte RNA. A polymorphism screen of the largest exon, homologous to exon 12 of the human IL4R gene, was performed using DNA from 60 horses of various breeds which yielded 11 coding-region single nucleotide polymorphisms (SNPs), 7 synonymous and 4 non-synonymous. Three of the four non-synonymous SNPs occur at high frequencies and are found very near a conserved tyrosine residue.