黑色素皮质素受体1(MC1 R)基因与哺乳动物毛色

哺乳动物的有色毛表型要受黑色素皮质素受体1(Melanocortin Receptor1,MC 1 R)位点的不同等位基因调节。MC1R基因的变异与动物的皮毛、人的皮肤和头发颜色差异密切相关。本文对该基因的定位、突变、多态检测及黑色素皮质素受体的作用机制进行了综述。     

水牛甲状旁腺素1受体基因CDS区克隆与生物信息学分析

试验旨在对水牛甲状旁腺素1受体（parathyroid hormone 1 receptor,PTH1R）基因CDS区进行克隆,并对所获序列进行生物信息学分析,以期丰富水牛PTH1R基因研究的基础数据。提取水牛基因组DNA,以牛PTH1R基因为参考序列（GenBank登录号：NM_001075332.1）,应用Primer Premier 5.0软件设计引物序列,运用PCR扩增及测序获得水牛完整CDS区序列,使用DNAMAN、ProtParam、SOPMA、PSORT Ⅱ Prediction等在线分析软件分析PTH1R的一级结构、二级结构、三级结构与理化性质,并进行同源性分析及构建系统进化树。结果显示,试验成功克隆了水牛PTH1R基因完整编码序列,该序列长为2 283 bp,CDS区长1 770 bp,序列已提交GenBank,登录号：MF380401,可编码589个氨基酸。PTH1R基因CDS区核苷酸序列与黄牛、猪、马、山羊、绵羊和骆驼同源性比对结果显示,其同源性分别为99.4%、93.2%、93.5%、95.3%、98.1%和93.9%,物种之间同源性较高,进化树分析结果与其亲缘关系远近一致,表明水牛PTH1R基因编码区在进化过程中比较保守。蛋白理化性质分析显示,水牛PTH1R蛋白分子式为C₂₉₉₆H₄₆₁₆N₇₉₂O₈₂₃S₃₀,分子质量为65 860.22 u,半衰期为30 h,理论等电点（pI）为8.37,水溶液在280 nm处的消光系数为117 770,肽链N端为M（Met）,不稳定系数为43.36,属于碱性不稳定蛋白。脂肪系数为88.61,总平均亲水性为0.007,该蛋白属于不可溶性蛋白。二级结构分析显示,水牛PTH1R基因蛋白中包含有218个α-螺旋、114个延伸链、44个β-转角、213个无规则卷曲,与三级结构预测结果相一致。综上所述,PTH1R基因编码区在长期生物进化过程中具有较强的保守性,PTH1R基因的成功克隆及分析为进一步揭示其遗传特性提供了理论依据。     

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。     

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。     

Cloning,Bioinformatics and Expression Pattern Analysis of Buffalo MC1R Gene

The aim of this study was to clone and analyze the expression pattern of buffalo MC1R gene.A pair of specific primers was designed according bovine MC1R sequence (GenBank accession No.:JN123363.1),with genome DNA of swamp buffalo,White swamp buffalo,Murrah buffalo and Yellow cattle as template,MC1R was amplified by PCR.Then relative expression level of MC1R gene of swamp buffalo,White swamp buffalo,Murrah buffalo and Yellow cattle was analyzed using QRT-PCR,and protein expression was detected by Western blotting method.The results showed that the 954 bp coding region of buffalo MC1R gene was successfully cloned and sequenced,which code for 317 amino acids.The MC1R gene nucleotide sequences and amino acid sequences of swamp buffalo,White swamp buffalo,Murrah buffalo and Yellow cattle were highly conserved.Five polymorphic sites were found between White swamp buffalo and swamp buffalo of MC1R gene,including 476 T→C,618 G→C,881 G→A,930 G→A and 931 A→G,which caused three nonsynonymous mutation sites of Phe159Ser,Glu310Ala and Asp294Ala.The QRT-PCR result showed that relative expressions of MC1R gene of Murrah buffalo,swamp buffalo and Yellow cattle were significant higher than that of White swamp buffalo (P<0.05).The Western blotting results revealed that MC1R protein expression level in swamp buffalo was higher than that of White swamp buffalo.In conclusion,there were amino acids mutation in White swamp buffalo MC1R gene,and MC1R gene relative expression of White swamp buffalo was lower than that of other buffalo,which was the main reason of lacking of melanin production in White swamp buffalo.     

猪毛色基因黑色素受体1的基因型分析

为检测黑色素受体1(melanocortin receptor 1,MC1R)基因型在不同毛色猪种中的分布,研究该基因在猪毛色决定中的地位和作用,本试验使用PCR-SSCP和PCR-RFLP方法对军牧1号白猪、杜洛克猪、西藏小型猪和大白猪的MC1R基因型进行了检测。结果显示,长白猪、大白猪存在nt894insCC和G1197A突变;杜洛克猪存在G668C、C1318T和G1554A突变;西藏小型猪存在C1318T和G1554A突变,而在nt894insCC位点则表现出其他基因型。通过对4个猪种的MC1R基因型的检测,为研究MC1R基因对毛色的作用机理奠定了基础。     

水牛Keap1基因的克隆、序列分析及组织表达研究

本研究克隆了水牛Keap1基因的全长编码区,并对其序列进行了生物信息学分析,同时探索了其在水牛各组织中的表达差异。根据GenBank中公布的牛Keap1基因的序列信息,设计特异性引物并扩增出水牛Keap1的目的片段,利用生物信息学分析方法,对测序所得水牛Keap1基因序列、预测蛋白质序列进行了分析,并采用实时荧光定量PCR技术对Keap1基因mRNA在水牛各组织中的表达进行了研究。结果表明,水牛Keap1基因编码区全长1 875 bp,预测编码624个氨基酸;多重分析结果显示,水牛与牛、绵羊、野猪和人Keap1基因的同源性分别为99%、96%、92%和90%;进化树分析表明Keap1在物种间具有较高保守性,不同物种间Keap1序列的差异符合物种间的进化性。对Keap1蛋白质二级结构预测发现,其包含24个α-螺旋、40个β-螺旋、38个T转角和27个无规则卷曲。实时荧光定量PCR结果显示,Keap1基因在水牛的心脏、肝脏、脾脏、肺脏、肾脏、卵巢和肌肉组织中均有表达,但心脏中表达量最高,肝脏、脾脏中表达量较低。本研究成功克隆了水牛Keap1基因,并进行了相关生物信息学分析及其mRNA在水牛各组织的表达情况研究,为阐明Keap1-Nrf2-ARE信号通路,提高水牛胚胎体外培养的抗氧化能力奠定基础。     

沼泽型水牛ALK3基因克隆分析与表达模式研究

试验旨在对沼泽型水牛ALK3基因进行克隆、生物信息学分析,并对其在水牛组织中的表达规律进行系统研究.根据GenBank中已公布的牛ALK3基因序列设计特异性引物,应用RT-PCR方法扩增、克隆获得目的基因片段;应用生物信息学方法分析和预测了水牛ALK3的遗传进化及蛋白质的理化性质、二级和三级结构;并应用QRT-PCR技术对ALK3基因在水牛组织中的表达进行了差异分析.结果表明,水牛ALK3基因编码区全长1 599 bp,共编码532个氨基酸.多重序列比较分析显示,水牛ALK3核苷酸序列与牛、绵羊、猪、马、人和小鼠相应序列的同源性分别为98%、96%、95%、93%、94%和91%.系统进化树分析显示,ALK3基因在不同物种以及进化的过程中具有高度保守性.对ALK3蛋白质的分析表明该蛋白呈弱碱性,有信号肽,细胞亚定位于胞膜上,存在丝氨酸/苏氨酸激酶和GS等结构.定量分析结果显示,ALK3在水牛生殖脊、心脏、肝脏、颗粒细胞、肺脏、卵丘细胞、肾脏、下丘脑、垂体、大脑等15种组织或细胞中有不同程度的表达,其中卵巢中表达量最高,垂体、肺脏和睾丸次之,卵丘细胞表达量最低.本研究成功克隆了沼泽型水牛ALK3基因,并研究了其在不同水牛组织细胞中的表达规律,为阐明其在水牛繁殖过程中的功能及转基因载体构建中的应用研究奠定了理论基础.     

水牛缝隙连接蛋白43基因克隆及表达

本研究克隆了水牛缝隙连接蛋白43(connexin 43,Cx43)基因序列,并运用生物信息学方法对其核苷酸序列的保守性和氨基酸的理化性质、蛋白质结构进行了系统分析,对Cx43基因在水牛不同组织和不同发育阶段卵泡中的表达差异进行了检测。结果表明,应用RT-PCR技术克隆获得了水牛Cx43基因序列,其中编码区全长1152 bp,编码383个氨基酸,蛋白质理论分子质量43.13 ku,等电点为8.88。多重序列比对结果显示,水牛Cx43核苷酸序列与牛、羊、猪、马和人相应序列的同源性分别为99%、98%、94%、93%和92%,系统进化树分析结果推测,Cx43基因在不同物种进化过程中具有高度保守性;对水牛Cx43蛋白的二级和三级结构分析发现,其具有缝隙连接蛋白的特有结构。定量RT-PCR结果显示,Cx43在水牛卵巢组织中相对表达量最高,睾丸、肾脏、心脏和皮肤次之,肝脏和大脑表达量较低。免疫组化结果发现,Cx43蛋白表达随卵泡发育时期的不同而变化,Cx43蛋白随卵泡发育表达逐渐增强。     

水牛转录抑制因子CTCF基因克隆分析及不同组织中的表达研究

本研究克隆了水牛转录抑制因子CTCF基因序列,并运用生物信息学方法对其核苷酸序列的保守性和氨基酸的理化性质、蛋白质结构进行了系统分析,此外还对CTCF基因在水牛不同组织中的表达差异进行了检测。结果表明,应用RT-PCR技术克隆获得了长2239bp水牛CTCF基因序列,其中编码区全长2184bp,编码727个氨基酸,理论蛋白质分子质量82.7ku,等电点为6.57。多重序列比较分析显示,水牛CTCF核苷酸序列与牛、猪、马、人和小鼠相应序列的相似性分别为99%、96%、96%、94%和92%,结合系统进化树分析结果推测,CTCF基因在不同物种及进化的过程中具有高度的保守性。对水牛CTCF蛋白的二级和三级结构分析结果发现,其存在连续11个锌指C2H2结构,预测其为重要的DNA结合蛋白。定量表达分析结果显示,CTCF在水牛肝脏组织中相对表达量最高,大脑、肌肉和肾脏次之,卵巢和皮肤表达量较低。     

水牛骨形态发生蛋白1基因的克隆及其在不同组织中的表达研究

本研究克隆了水牛骨形态发生蛋白1(bone morphogenetic protein-1,BMP1)基因序列,并运用生物信息学方法对其核苷酸序列的保守性和氨基酸的理化性质、蛋白质结构进行了系统分析,此外还运用实时荧光定量PCR技术对BMP1基因在水牛不同组织中的表达差异进行了检测。结果表明,应用RT-PCR技术克隆得到水牛BMP1基因的cDNA序列长度为3 195 bp,其中包含完整的2 967 bp的开放读码框(ORF),编码988个氨基酸。经序列相似性分析显示,水牛BMP1基因与牛、猪、马、人和小鼠相应氨基酸序列相似性分别为99%、96%、96%、96%和95%,具有很强的保守性。结合系统进化树分析结果推测,BMP1基因在不同物种及进化的过程中具有高度的保守性。对水牛BMP1蛋白的结构域预测结果发现,其存在1个信号肽区、1个前肽区、1个金属蛋白酶区、5个CUB区和2个EGF-like功能区。定量表达分析结果显示,BMP1基因在水牛心脏组织中相对表达量最高,睾丸、卵巢和生殖嵴等性腺器官表达量次之,骨头等其他组织表达量较低,肝脏表达量最低。     

Cloning of Buffalo BMP1 Gene and its Expression Pattern Investigation in Different Tissues

Buffalo BMP1 gene was cloned in the present study, the BMP1 sequence was systemically analysed by bioinformatics techniques, and the expression level of BMP1 gene in different tissues were also assayed with Real-time fluorescence quantitative PCR (QRT-PCR).The results showed that with RT-PCR a 3 195 bp buffalo BMP1 gene was cloned and sequenced, including the whole ORF of 2 967 bp (coding 988 amino acid).The sequence multialigned results showed that buffalo BMP1 gene shared 99%, 96%, 96%, 96% and 95% of similar amino acid sequence with Bos taurus, Sus scrofa, Equus, Homa sapiens and Mus musclus, respectively.It was predicted that buffalo BMP1 protein contained a signal peptide domain, a preregion, a metalloproteinases domain, five complement-Uegf-BMP-1 domain (CUB domain) and two epitheloid growth factor-like domain (EGF-like domain).In addition, we also analyzed the expression level in different tissues through QRT-PCR, the results showed that BMP1 gene mRNA existed in all nine tissues with the most abundant expression in heart, followed by testis, ovary, genital ridge, while with lower amount of bone and other tissues, the minimal expression in liver was observed.     

MC1R基因的研究进展

MC1R基因作为控制毛色的重要候选基因之一,不仅在黑色素合成过程中起着重要的调控作用,参与毛色的形成,还对人畜疾病、生长性状、行为有着不同程度的影响,因而引起相关学者的广泛关注。为加深对MC1R基因的认识和了解,作者对MC1R基因结构、功能、作用机理、基因的定位、多态性检测及其在人畜方面的研究进展进行综述,并提出新的设想。     

Research Advances on MC1R Gene

MC1R gene, as one of the important candidate genes for controlling coat color, not only plays an important role in the process of melanin synthesis, but also participates in the formation of coat color and also has different effects on human and animal diseases, growth traits and behaviors. The study of MC1R gene has attracted the attention of scholars.In order to deepen the understanding of MC1R gene, the structure, function, mechanism, gene locus, polymorphism analysis and research progress of human and animal of MC1R gene were reviewed and new ideas were put forward in this review.     

Cloning and Sequence Analysis of Buffalo Keap1 Gene and Investigation of Its Expression Pattern in Different Tissues

In this study,the CDS sequence of buffalo Keap1 gene was cloned and analyzed,then its expression pattern in different tissues was also investigated.A pair of primers of buffalo Keap1 gene was designed based on the nucleotide sequence of Bos taurus Keap1 gene from GenBank,and then the buffalo Keap1 gene was amplified.Using the bioinformation techniques,the gene sequence and the protein structure were analyzed.The expression level of Keap1 gene in different tissues were detected with Real-time quantitative PCR.The results showed that the length of buffalo Keap1 gene coding sequence was 1 875 bp and encoded 624 amino acids.The multiple sequence alignment results showed that buffalo Keap1 gene shared 99%,96%,92% and 90% of similar nucleotide sequence with that of Bos taurus,Ovis aries,Sus scrofa and Homo sapiens,respectively.And the phyogenetic tree also showed the conservatism between several different species.The second structure of buffalo Keap1 protein was predicted as 24 alpha regions,40 beta regions,38 turn regions and 27 coil regions.In addition,the results of Real-time quantitative PCR showed that Keap1 mRNA exists in all seven tissues,but the most abundant expression was in heart and the minimal expression was in liver and spleen.The results provided an foundation for further study of Keap1-Nrf2-ARE signal pathway,for enhancing the ability of antioxidant of buffalo embryo in vitro culture.