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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

驴 SCD1基因克隆及组织表达规律研究

旨在克隆驴硬脂酰辅酶A去饱和酶（Stearoyl-CoA desaturase-1, SCD1）基因并进行生物信息学分析、检测其在驴不同组织中的表达。设计 SCD1基因引物,PCR克隆得到其CDS序列,然后对 SCD1基因编码产物进行生物信息学预测,同时使用qRT- PCR检测驴心、肝、脾、肺、肾、肌肉、脂肪、乳腺内 SCD1基因mRNA相对表达量。结果显示,驴 SCD1基因CDS长1 080 bp,可编码359个氨基酸,SCD1蛋白质分子质量为41.61 ku,等电点为9.32,不稳定指数为44.16,疏水性总平均值为-0.157,属于不稳定碱性亲水蛋白;SCD1蛋白二级结构主要由α-螺旋（51.25%）和无规则卷曲（42.62%）构成。 SCD1基因在所检测驴组织中均有表达,其中在肝脏中表达量最高,脂肪、乳腺和肺脏中次之,心脏和肌肉中最低（P<0.05）,提示 SCD1在驴肝脏、脂肪和乳腺等组织不饱和脂肪酸的合成过程中发挥重要作用。     

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。     

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。     

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.     

捻转血矛线虫GST耐药基因的克隆、表达及生物信息学分析

为探究捻转血矛线虫GST基因的原核表达及其生物信息学特征,以捻转血矛线虫cDNA为模板,设计特异性引物扩增GST基因,构建原核表达载体pET30a(+)-GST转化至E.coil BL21(DE3)感受态细胞,将鉴定正确的重组菌进行表达条件优化后,再通过SDS-PAGE分析蛋白表达的特征,并利用在线软件对GST蛋白进行生物信息学分析。结果表明:捻转血矛线虫GST基因大小为618 bp;诱导后的pET30a(+)-GST重组菌最佳诱导条件为0.05 mmol/L的IPTG在37℃时诱导6 h,以包涵体的形式存在,大小约为29 ku。生物信息学分析表明:GST分子式为C_(1083)H_(1657)N_(277)O_(294)S_6,属于不含信号肽和跨膜区的亲水性蛋白;二级结构主要由α螺旋形成;潜在的抗原表位主要位于25～48、55～63、92～106、113～124、139～147、170～189和195～205位氨基酸附近。本试验成功构建GST基因原核表达系统,优化表达条件下能稳定纯化GST重组蛋白,为进一步探索捻转血矛线虫丙硫咪唑耐药机制及GST蛋白的生物学特性提供研究基础。     

十字花科植物PIN3基因调控元件及表达分析

为探明十字花科不同物种PIN3基因的表达调控差异,从拟南芥(Arabidopsis thaliala)、红花荠菜(Capsella rubella)、白菜(Brassica rapa)、油菜(Brassica napus)和甘蓝(Brassica oleracea)等17个已完成基因组测序的十字花科物种基因组数据库中鉴定出18个PIN3同源基因。对这18个同源基因编码序列上游1 500bp启动子区域顺式作用元件进行预测及比对分析,结果发现,光响应、多种激素响应及胁迫响应等相关元件呈现出较大差异,其中生长素以及向地性响应相关元件具有较高的保守性。克隆普通荠菜PIN3同源基因(CbPIN3)并构建普通荠菜PIN3基因启动子的GUS报告系统CbPIN3pro::GUS转化拟南芥。与拟南芥基因表达数据库比较,荠菜启动子表达与拟南芥PIN3具有基本一致的组织表达模式,但也存在一定的组织差异,说明植株形态建成中生长素极性转运调控的差异。拟南芥和荠菜PIN3的表达差异是十字花科物种适应性进化模式的缩影。     

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。     

一株西藏牦牛源多杀性巴氏杆菌基因分型及rpoE基因生物信息学分析

为分析本实验室分离保存的一株西藏牦牛源多杀性巴氏杆菌基因型和rpoE基因编码蛋白的生物特性,通过16S rDNA、特异性基因、荚膜分型、脂多糖分型、rpoE基因扩增等分子生物学和生物信息学方法对此株牦牛源多杀性巴氏杆菌进行分析.结果 表明:此株牦牛源多杀性巴氏杆菌为B∶ L2∶ST44基因型,rpoE基因和印度牛源多杀...     

鸡神经肽Y（NPY）基因在毕赤酵母中的表达

为通过毕赤酵母的表达获得鸡NPY蛋白,根据GenBank上的鸡NPY基因序列,结合毕赤酵母密码子的偏好性合成编码鸡NPY蛋白的基因,将其插入真核表达载体pPICZαA,构建重组表达质粒pPICZαA-NPY,并将重组质粒电转入毕赤酵母GS115,获得重组毕赤酵母菌GS115/pPICZαA-NPY,用终浓度为1%的甲醇诱导表达阳性转化菌,用Tricine-SDS-PAGE和Western Blot检测表达蛋白。结果成功构建表达载体pPICZαA-NPY,转化后的重组酵母菌成功分泌鸡NPY蛋白,获得分子量约为35 kDa的鸡NPY蛋白。     

铁皮石斛SEP3基因的生物信息学分析及敲除载体的构建

SEP3(SEPALLATA3)基因是MADS-box家族中的一员,在花器官的形成和发育过程中具有重要作用.为了解SEP3基因在铁皮石斛(Dendrobium officinale)中的成花转变机理,从铁皮石斛转录组序列中获得一个SEP3基因序列,并命名为DoSEP3.预测其编码区长度为354 bp,预测编码117个氨基酸.DoSEP3蛋白相对分子质量13457.87 Da.其不稳定系数为60.53,亲水性的平均值为-0.121,是不稳定的亲水性蛋白,主要在内质网和细胞核中起作用.二级结构主要以α-螺旋为蛋白质最大量的结构元件,跨膜区分析推测DoSEP3蛋白质具有一个跨膜区.进一步的氨基酸比对显示,铁皮石斛DoSEP3蛋白与金钗石斛SEP3蛋白亲缘关系最近,可能具有类似的功能.基于生物信息学分析,利用CRISPR/cas9技术构建铁皮石斛基因敲除载体,并使用农杆菌介导法进行遗传转化,且已获得阳性原球茎,可为后续的SEP3基因表达研究奠定基础.