鸡IHH基因生物信息学及组织特异性表达分析

为分析鸡印度刺猬因子(Indian hedgehog,IHH)基因生物信息学及IHH基因在不同组织中特异性表达规律,选取体重相近、健康强健的6只鸡,借助生物信息学手段,对IHH基因结构、启动子和CpG岛进行分析,并通过实时荧光定量PCR检测IHH基因在鸡心、肝、脾、肺、肾、软骨、下丘脑、胸肌、十二指肠和胸腺组织中的特异性表达规律,同时对IHH蛋白进行相似性比较,并利用生物信息学分析IHH蛋白的理化和结构特性。结果表明,1)鸡IHH基因开放阅读框长度为1 227 bp,可编码408个氨基酸,具有3个外显子、4个核心启动子区和1个CpG岛。2)成功扩增IHH基因,IHH基因在鸡各组织中均有不同水平的mRNA表达,在软骨组织中相对表达量最高,在心、脾和胸腺组织中的表达量相对较低。3)鸡IHH蛋白在禽类中保守性较高,IHH蛋白大小为44.829 36 ku,属于偏碱性蛋白,具有1个跨膜端和1个信号肽;IHH蛋白二级结构中无规则卷曲的比例最高(44.12%),只含有1个 HH-Signal功能域,内含大部分丝氨酸磷酸化位点,该蛋白还有14个苏氨酸磷酸化位点和5个酪氨酸磷酸化位点,鸡IHH蛋白存在1处N型糖基化位点和6处O型糖基化位点。综上,鸡IHH基因有3个外显子,有多个启动子区,在软骨组织中极显著高表达,鸡IHH蛋白是具有偏碱性、强热稳性和低亲水性的分泌型蛋白,IHH氨基酸序列在物种进化过程中比较保守,本研究为深入研究鸡IHH基因对软骨发育的调控作用提供依据。     

合作猪NTF3基因克隆、生物信息学分析及组织表达谱构建

克隆合作猪神经营养因子3基因（Neurotrophin3,NTF3）的编码区序列（Coding region sequence,CDS）,预测分析其结构与功能,并检测基因在不同组织中的表达量,构建组织表达谱。通过PCR扩增、Sanger测序等方法获得合作猪NTF3基因CDS区序列,使用生物信息学方法分析其结构,并使用RT-qPCR技术检测其在不同组织中的表达水平。结果显示,合作猪NTF3基因CDS区长774 bp,编码257个氨基酸;等电点（pI）为9.46,属于碱性蛋白;合作猪与猪、牛亲缘关系较近;二级结构主要为α-螺旋和无规则卷曲,三级结构主要由β-折叠、α-螺旋等组成;整条链中亲水性氨基酸残基数量多于疏水性氨基酸残基数量,是亲水性蛋白;无跨膜区域,是非跨膜蛋白;在37~58位氨基酸残基有一个线圈结构域、64~79位有一个低复杂度结构域和144~249位有一个神经生长因子结构域;存在信号肽,推测是分泌蛋白;NTF3基因在合作猪脾脏的表达量最高,回肠表达量最低。     

玉米FAD2基因的生物信息学分析

脂肪酸脱氢酶（Fatty acid desaturase, FAD2）是产生不饱和脂肪酸的关键酶,在植物对多种逆境胁迫的响应中发挥重要作用。研究通过生物信息学方法对C-4作物玉米的FAD2基因及其蛋白的结构和功能作以预测和分析。分析结果表明,ZmFAD2基因含有FA-desaturase结构域,表明ZmFAD2蛋白具有脂肪酸去饱和酶的功能。ZmFAD2是定位于内质网的亲水性蛋白,系统进化树表明其与同为C-4植物的高粱和谷子亲缘关系最近。启动子顺式作用元件以及表达特性分析均表明ZmFAD2参与多种逆境胁迫的响应。研究结果为FAD2基因功能的进一步研究奠定了基础,同时为通过分子育种提高作物在逆境胁迫下的抗性提供了理论依据。     

牦牛FABP3基因克隆及组织表达谱分析

【目的】 分析牦牛心肌脂肪酸结合蛋白3（FABP3）基因的结构和功能,并检测其在成年牦牛和胎牛中的表达水平,为探究该基因在牦牛育种中的生物学功能提供理论参考。【方法】以美仁牦牛的心脏组织为试验材料,PCR扩增FABP3基因,对得到的编码区序列（CDS）进行生物信息学分析;利用实时荧光定量PCR（RT-qPCR）,检测FABP3基因在成年牦牛和胎牛心脏、肝脏、脾脏、肺脏、肾脏及肌肉组织的表达水平。【结果】牦牛FABP3基因编码区序列长度为402 bp,编码133个氨基酸;蛋白质的高级结构主要是β 转角和延伸链;牦牛FABP3蛋白不存在跨膜区域和信号肽,属于具有一定亲水性的稳定蛋白;牦牛FABP3基因CDS区核苷酸及其编码氨基酸序列的同源性分析显示,FABP3基因在牛属动物中具有一定的保守性;系统进化树分析表明,牦牛与野牦牛和瘤牛的亲缘关系最近,与鸡的亲缘关系最远。RT-qPCR结果显示,FABP3基因在成年牦牛和胎牛的心脏、肝脏、脾脏、肺脏、肾脏及肌肉组织中均有表达,但在胎牛肝脏、脾脏、肾脏和肌肉中的表达水平显著或极显著高于成年牦牛,在成年牦牛肺脏中的表达水平极显著高于胎牛。【结论】克隆了牦牛FABP3基因,探究了FABP3基因在牦牛中的组织表达规律,为进一步研究该基因在牦牛脂肪沉积中的作用提供了基础数据。     

羊口疮病毒安徽株116基因的生物信息学分析及原核表达

为了对羊口疮病毒（Orf virus, ORFV）安徽株116基因进行生物信息学分析及原核表达。以ORFVAH-F10株为模板PCR扩增116基因,使用生物信息学软件预测该基因编码蛋白的结构与功能。同时将扩增产物克隆至pET-32a（＋）原核表达载体,经BamH I及EcoR I双酶切鉴定后进行测序,构建pET-32a（＋）-116重组质粒。转化至大肠杆菌Rosetta（DE3）进行IPTG诱导,纯化蛋白后免疫BALB/c雌性小鼠制备多克隆抗体。测序结果显示,ORFV116基因全长561 bp,编码186个氨基酸。生物信息学分析结果显示：该蛋白分子量约为20.33 kDa,为不稳定亲水性蛋白;无信号肽、保守结构域及跨膜结构域;含有2个N糖基化位点和42个磷酸化位点;二级结构以无规则卷曲为主,分别为延伸链（5.91%）、α-螺旋（14.52%）与无规则卷曲（79.57%）;预测该蛋白含有20个可能的B细胞优势抗原表位与4个CTL细胞表位。SDS-PAGE及Western-blot结果显示,ORFV116蛋白大小约为51 kDa,主要以可溶形式表达且具有良好的反应原性。     

黄体期和卵泡期小尾寒羊KiSS-1与RFRP-3组织表达研究

为分析KiSS-1和RFRP-3基因在小尾寒羊不同繁殖时期(黄体期和卵泡期)下丘脑、垂体、性腺轴各组织中的表达差异,阐明这2个基因在绵羊发情转换中的表达模式,以常年发情的小尾寒羊为研究对象,采用实时荧光定量PCR技术,对比分析了KiSS-1和RFRP-3基因在黄体期和卵泡期的小尾寒羊下丘脑—垂体—性腺轴各组织中的表达差异。结果表明:1)KiSS-1和RFRP-3基因在下丘脑、垂体、卵巢等10种组织中均有表达;2)黄体期和卵泡期下丘脑中KiSS-1基因表达量均显著高于其他组织(P0.05),卵泡期下丘脑和松果体中KiSS-1基因表达量均显著高于黄体期(P0.05);3)黄体期和卵泡期下丘脑和卵巢中RFRP-3基因的表达量均显著高于其他组织(P0.05),且卵巢中RFRP-3基因在黄体期的表达量显著高于卵泡期(P0.05)。综上,研究发现KiSS-1和RFRP-3基因在绵羊发情调控中均发挥重要作用,KiSS-1促进发情而RFRP-3抑制发情。     

红麻线粒体基因NAD3和COB的RNA编辑与表达分析

以红麻细胞质线粒体近等基因系UG93A(不育系)、UG93B(保持系)及UG93A×福红992(恢复系)的F1代为材料,研究花药线粒体基因NAD3和COB的转录与表达。结果发现,在3种供试材料中,基因NAD3的CDS区在DNA水平和RNA编辑水平上均无差异;不育系与保持系的COB基因DNA编码序列无差异,但在RNA水平上发生了编辑,8个位点的编辑均发生于密码子的第一或第二位碱基,且导致氨基酸种类变化,主要为亲水性氨基酸转变为疏水性氨基酸;COB基因在UG93A中的RNA编辑频率低于UG93B;NAD3和COB基因在3种材料中的转录本大小基本相同,但在表达水平上表现为不育系显著低于保持系和F1代。由此推测NAD3和COB基因在红麻花药发育过程中有着重要的作用。     

鸡白痢沙门氏菌invA基因的克隆与原核表达

【目的】克隆鸡白痢沙门氏菌侵袭蛋白A(invA)基因并进行原核表达,分析重组蛋白invA的抗原性,为沙门氏菌快速诊断试纸条和新型表位疫苗的研发提供理论依据。【方法】以鸡白痢沙门氏菌野毒株为供试菌,克隆其invA基因,对invA基因编码的蛋白进行生物信息学分析。将invA基因克隆到pET-30a原核表达载体上,构建原核重组表达质粒pET-30a-invA,将其转化到大肠杆菌BL21(DE3)中进行诱导表达,对表达产物进行SDS-PAGE和Western-blot分析,检测其目的蛋白的表达情况和免疫反应特性。【结果】成功获得了1 143bp的完整的invA基因,编码381个氨基酸。生物信息学分析结果表明,invA基因编码的蛋白有17个抗原决定簇,其跨膜区域明显,92-105位氨基酸为low complexity典型结构域。构建获得了原核重组表达质粒pET-30a-invA,在大肠杆菌BL21(DE3)中成功表达了约51ku的invA融合蛋白;Western-blot检测结果显示,该融合蛋白具有良好的免疫反应性。【结论】成功克隆出了1 143bp大小invA基因,明确了其编码蛋白的生物信息,其诱导表达后获得免疫反应性良好的重组蛋白。     

卵形鲳鲹 SST1基因的克隆与组织表达

为了解卵形鲳鲹（Trachinotus ovatus） SST1基因的生物学信息、胚胎发育不同时期的表达水平及其在组织中的表达和分布情况,进而探讨 SST1基因可能的生理功能及作用机制。对卵形鲳鯵基因组（登录号: PRJNA574895）中的 SST1基因（ID:EVM0001630）进行生物信息学分析,并对其在卵形鲳鯵胚胎发育的不同时期及其在幼鱼不同组织中的表达情况进行定量分析。结果表明,卵形鲳鲹的 SST1基因全长1 155 bp,开放阅读框序列长1 104 bp,共编码368个氨基酸,蛋白分子质量为41.42 ku,理论等电点pI为8.47,属于带正电的疏水性蛋白。SST1蛋白无信号肽序列,亚细胞定位主要于细胞质膜,属于膜蛋白,包含17个磷酸化位点,存在7个跨膜结构域,三维结构主体为7段α-螺旋并列扭曲排列成的一柱状结构。序列比对和系统进化树分析显示,卵形鲳鲹与黄尾鰤和高体鰤共聚于一个分支,氨基酸序列同一性分别为98.39%和  98.37%。定量PCR分析结果表明, SST1在卵形鲳鲹胚胎发育的前13个时期微量表达,进入初孵仔期表达量迅速升高。 SST1在卵形鲳鲹幼鱼不同组织中的表达量差异极显著,其中在脑组织中表达量最高,其次是卵巢和精巢,在背鳍、皮肤、肌肉等其他11个组织中的表达量相对较低。说明 SST1在卵形鲳鲹神经内分泌、性腺发育及生殖细胞发生过程中可能发挥着重要作用。     

Cloning and bioinformatics analysis of cDNA encoding cattle Smad4 gene

The cDNA of cattle Smad4 gene was cloned by RT-PCR, 3′ RACE and 5’t RACE and got a 3503-bp full-long cDNA sequence. The cloned cattle Smad4 cDNA sequence had been send to GenBank and got an accession number: DQ494856. Cattle Smad4 gene consists of 12 exons and codes 553 amino acids. Cattle Smad4 cDNA shares 99%, 96%, 95%, 91% and 91% similarity in nucleic acid sequences, and 99%, 98%, 98%, 99% and 98% similarity in amino acid sequences with sheep, pig, human, rat and mouse, respectively. Smad4 cDNA was found in the testes, pancreas, liver, small intestine, ovary, lymph, cardiac muscle, skeleton muscle and thymus gland, which indicated that Smad4 was broadly expressed in cattle. __________ Translated from Acta Veterinaria et Zootechnica Sinica, 2007, 38(4): 321–325 [译自: 畜牧兽医学报]     

暗纹东方鲀sox9基因的克隆和组织表达分析

为初步探究暗纹东方鲀sox9基因在性腺发育和性别分化过程中的作用,通过设计兼并引物、RACE及荧光定量PCR技术,成功克隆出暗纹东方鲀sox9基因的cDNA全长序列,并分析其相应的生物信息学特征及其在雌雄个体的组织表达水平。结果表明:sox9a基因cDNA全长为1 248 bp(NCBI登录号:MH218818),包括684 bp的ORF,编码227个氨基酸,297 bp的5′UTR和267 bp的3′UTR。sox9b基因全长为1 941 bp(NCBI登录号:MH218819),包括1 470 bp的ORF,编码489个氨基酸,306 bp的5′UTR和165 bp的3′UTR。同源性和系统发育分析结果表明暗纹东方鲀sox9基因与红鳍东方鲀同源性最高,亲缘关系最近。氨基酸多重序列比对结果显示两个Sox9氨基酸序列的HMG box结构域在哺乳动物和鱼类中均高度保守。荧光定量PCR分析显示两个sox9基因普遍存在于雌鱼和雄鱼的各个组织中,且均在雌鱼下丘脑中表达量最高,在精巢中有少量表达,卵巢中几乎不表达。总体来说,除少数组织外,两个sox9基因在雌鱼组织中的表达量普遍高于雄鱼。本研究为了解暗纹东方鲀sox9的遗传特性及相关的生理功能,探索性别分化与性腺发育的分子调控机制提供理论依据。     

瓠瓜KNOX基因家族全基因组鉴定及组织表达分析

【目的】 探明瓠瓜KNOX基因家族特征,在瓠瓜全基因组水平上对KNOX基因家族成员进行鉴定和分析,研究其组织表达模式。【方法】利用生物信息学方法,对瓠瓜KNOX家族基因成员进行鉴定、编码蛋白理化性质分析及家族成员结构域和保守基序分析,利用MEGA 5.05软件构建系统进化树,采用实时荧光定量PCR技术,分析KNOX基因在瓠瓜不同组织（根、茎、叶、花、果实）中的表达情况。【结果】鉴定到12个瓠瓜KNOX家族基因,这些基因分布在6条染色体上,且均定位于细胞核。大多数瓠瓜KNOX家族蛋白含有同源异型盒蛋白特有的4种结构域KNOX1、KNOX2、ELK 和Homeobox_KN。系统进化分析将瓠瓜KNOX基因分为KNOX Class Ⅰ和KNOX Class Ⅱ 2大类群,2个类群又可进一步分为5个分支,其中Class Ⅰ-C为瓠瓜特有的进化分支。KNOX基因启动子区有多个激素响应元件和植物生长相关元件。组织表达分析发现,瓠瓜KNOX基因具有不同的表达模式,KNOX Class Ⅰ类基因表达具有组织特异性,在根、茎和果实中表达量较高,在其余组织中表达量较低或不表达,其中Lsi04G014450在根和茎中表达量最高,Lsi11G006380在果实中表达量最高;KNOX Class Ⅱ类基因在所有组织中均有较高表达。【结论】瓠瓜KNOX基因家族有12个成员,分布于6条染色体上,在进化关系上可分为5组,具有瓠瓜特有的进化分支,在不同组织中的表达具有特异性。     

安格斯牛UCP2和UCP3基因组织表达规律研究

为了研究UCP2基因和UCP3基因在安格斯牛不同组织中的表达规律,运用实时荧光定量PCR技术检测UCP2和UCP3基因在安格斯牛心、肝、脾、肺、肾、大肠、小肠、背最长肌和皮下脂9种组织中的相对表达情况.结果 表明:UCP2和UCP3在所检测的组织中均有表达,且UCP2在肺脏中的相对表达量最高,极显著高于其他组织(P＜0.01),其次为脾脏和肾脏,其表达量极显著高于除肺脏外的其他组织(P＜0.01),其余组织的表达量虽有差异,差异不显著(P＞0.05);UCP3基因在皮下脂中的表达量极显著高于其他各组织(P＜0.01),其次为肾脏和肺脏,背最长肌的相对表达量极显著高于大肠、小肠、心脏、肝脏和脾脏组织(P＜0.01),其余各组织的相对表达量较低.通过对UCP2和㈣基因在安格斯牛不同组织中的表达情况进行分析,揭示这两个基因在安格斯牛不同组织中的表达差异,为进一步拓展UCP2和UCP3基因在不同组织中的功能研究提供理论支持,在某种程度上为安格斯牛的育种提供一些基础资料.     

静原鸡AK1基因序列分析及真核表达载体的构建

目的 探究宁夏地方品种静原鸡前期转录组测序筛选出的AK1基因编码蛋白的结构与功能,构建其真核表达载体。方法 根据GenBank上已公布的原鸡AK1基因序列,针对其CDS区设计特异性引物,通过克隆测序对AK1基因CDS区SNPs进行快速筛查,构建AK1基因的真核表达载体,并进行编码区生物信息学功能分析。结果 AK1基因编码区全长585 bp,编码194个氨基酸;AK1蛋白无跨膜结构域,存在2个CpG岛,18个磷酸化位点,10个抗原表位,为稳定的水溶性蛋白,空间结构以α–螺旋和无规则卷曲为主。亚细胞定位结果显示,AK1蛋白主要位于细胞质内;GO富集分析发现,AK1基因同样富集在细胞质中,与亚细胞定位结果一致。基因共表达分析发现,在与AK1互作的基因中,AK1与AMPD1、PKM2基因存在共表达,共表达系数分别为0.116和0.063。成功构建出AK1-pEGFP-N1载体。结论 该研究结果为后续AK1蛋白功能以及AK1作为肌苷酸相关基因的深入研究提供了科学依据。     

巨桉GRF基因家族生物信息学分析及其在不同氮水平下的组织表达模式

【目的】从全基因组水平上鉴定巨桉生长调节因子（growth-regulating factor,GRF）基因家族成员,分析其在不同氮素水平下的组织表达模式,为巨桉GRF基因功能研究及氮高效利用桉树品种的培育奠定基础。【方法】在NCBI网站中选择巨桉基因组,用拟南芥和毛果杨的GRF蛋白序列与巨桉基因组数据库进行BLAST蛋白序列同源比对,并通过InterPro和SMART数据库进行保守结构域分析,获得巨桉GRF基因。利用在线网站Ex-pasy protparam、SignalP-5.0、WoLF PSORT和SOPMA,对巨桉GRF蛋白进行基本理化性质分析、信号肽预测、亚细胞定位及二级结构预测。利用MEGA7.0软件构建系统进化树,使用MEME在线平台分析EgrGRF蛋白的保守结构域和基序,用Plant CARE预测基因上游的顺式作用元件,并使用TBtools软件将结果可视化。以2年生巨桉苗为供试材料,浇灌氮素浓度分别为45（高氮）、15（常规氮）和1.5（低氮）mmol/L的营养液,4 d后取样,采用实时荧光定量PCR技术检测EgrGRF基因在3种氮素水平下的叶片、茎和根中的表达情况。【结果】鉴定得到6个巨桉GRF基因家族成员（EgrGRF1~EgrGRF6）,分布于4条染色体上;6个EgrGRF蛋白的氨基酸数目为296～605个,分子质量为33 415.86～64 630.89 u,理论等电点为7.29～8.85,脂溶指数为39.93～64.79,均为亲水性蛋白;无规则卷曲和α-螺旋为主要二级结构元件,均定位于细胞核上,未检测到信号肽存在。系统进化树分析表明,巨桉、毛果杨和拟南芥的GRF家族成员可分为4组,各组中EgrGRF蛋白数量分别为0,3,1和2个,多数EgrGRF成员与毛果杨亲缘关系较近。基因结构及蛋白基序分析结果显示,巨桉GRF基因家族成员具有2～4个内含子;6个EgrGRF蛋白均具有CX₉CX₁₀CX₂H和QX₃LX₂Q保守基序。顺式作用元件分析表明,EgrGRF基因启动子区含有茉莉酸甲酯、脱落酸、分生组织表达及低温等响应元件。实时荧光定量PCR结果显示,EgrGRF2和EgrGRF6基因在低氮处理的巨桉叶片中优势表达,EgrGRF2、EgrGRF3、EgrGRF5和EgrGRF6基因在低氮处理根中的表达量较高氮和常规氮处理显著升高,EgrGRF4基因在常规氮处理茎中的表达量最高。【结论】鉴定获得6个巨桉GRF基因家族成员,其中EgrGRF4基因可能参与茎生长发育的调控,EgrGRF2、EgrGRF3、EgrGRF5和EgrGRF6基因可能参与了巨桉对低氮胁迫的响应。     

杜鹃花RsSnRK基因家族鉴定及表达分析

为探究杜鹃花(Rhododendron simsii )蔗糖非酵解Ⅰ型相关蛋白激酶(sucrose non-fermenting-1-related protein kinase,SnRK)对非生物胁迫的响应,基于杜鹃花基因组数据,利用生物信息学方法对RsSnRKs进行筛选鉴定和分析,并运用实时荧光定量PCR技术 (RT-qPCR) 检测该家族基因对干旱胁迫的响应情况。结果鉴定出杜鹃花RsSnRK基因家族共有3个亚族19个成员,它们编码的蛋白均为亲水蛋白,长度为362～555氨基酸,等电点为4.80～9.27,相对分子质量为41 025. 65～62 951.44 Da,二级结构以α-螺旋和不规则卷曲为主,预测其主要位于细胞核或细胞质中。Motif和顺式作用元件分析发现,RsSnRKs同一亚家族基因具有相似的结构和基序,且RsSnRKs上游2 000 bp含大量的光响应、激素响应和非生物胁迫响应等元件。共线性分析发现,杜鹃花RsSnRK2/RsSnRK14在内的4组共线性对基因进化选择压力值均小于1,受纯化选择;此外,10个RsSnRKs与15个拟南芥AtSnRKs存在19条共线性关系。RT-qPCR分析发现,杜鹃花RsSnRK第Ⅱ亚家族成员RsSnRK7、RsSnRK9和RsSnRK13的相对表达量随着干旱程度加重而明显上调,复水后又显著下调表达,说明杜鹃花RsSnRKs能够积极响应干旱胁迫。结果为进一步探索杜鹃花RsSnRKs基因功能奠定基础,并为杜鹃花抗旱基因的筛选提供理论依据。