牛、绵羊和山羊染色体同源性分析及山羊部分毛色候选基因染色体电子定位

旨在为牛科物种进化和山羊毛色基因染色体定位研究提供更多的理论依据.利用GOATMAP DATA-BASE和NCBI生物学数据库查询牛、山羊和绵羊常染色体上的标记,然后用Phylogenetic Computer Tools与进化树软件Phylip进行牛、绵羊和山羊染色体同源性分析;利用比较基因组学和生物信息学方法对山羊部分皮毛颜色候选基因进行定位.结果表明,山羊、牛和绵羊染色体具有较高的同源性,相应同源染色体间相似性系数在0.000 0～1.000 0;结果,山羊皮毛颜色候选基因Myo5a,Brca1、Sox10、Zic2、kit、Snai2、Wnt3a和Tyrp1分别电子定位于山羊10、17、5、12、6、14、7和8号染色体上.     

不同物种TYR基因外显子1序列的生物信息分析

本研究使用生物信息学的方法比较分析了牛、水牛、藏羚羊、绵羊、山羊、骆驼、骆马、野猪、马等9个物种酪氨酸酶基因(TYR基因)外显子1序列的遗传变异,对其核苷酸序列、氨基酸序列进行了分析,结果在9个物种共计24条序列中发现了180个多态位点,其中单一突变位点80个,简约信息位点100个,总的突变位点为202个,在挑选的9个物种间无长度多态性;共发现了14种单倍型,并未发现物种间共享某一单倍型的情况;外显子1在种间存在较丰富的基因多样性;绵羊和山羊、牛和水牛以及骆驼和骆马两个物种之间的距离较其它物种,亲缘关系最近,而马与其它物种的距离最远。     

不同物种MHC-DQA1基因部分序列的生物信息分析

作者应用比较基因组学和生物信息学方法比较了绵羊、牛、鹿和狗MHC-DQA1基因部分序列，并对该基因的遗传多样性及分子系统发育进行了分析。结果表明，38个基因序列检测到107个多态位点，共生成38个单倍型。物种间及物种内MHC DQA1存在较丰富的遗传多样性。     

猪新基因NPM1的克隆、序列分析与染色体定位

克隆了猪NPM1基因的cDNA和第4内含子序列，并利用生物信息学方法进行验证。所得cDNA序列全长1195bp且包含一个完整的开放阅读框，编码294个氨基酸。内含子序列长300bp，遵循GT／AG剪接法则。序列分析表明，该基因与已报道的人、大鼠和小鼠等物种的NPM1基因高度同源，氨基酸序列同源性分别为95％、91％和91％。该基因编码的蛋白具有Nucleoplasmin保守功能域。用体细胞杂种板将该基因定位在猪16号染色体q21区段，辐射杂种板定位结果表明该基因与猪16号染色体上SW977标记紧密连锁。     

20个山羊品种FSHβ基因部分序列测定及与其它8个物种的序列比较分析

利用牛、绵羊等动物FSHβ亚基基因序列设计引物，采用PCR法扩增并测定出20个山羊品种（16个本地品种和4个引进品种）FSHβ亚基基因部分序列（GenBank登录号：AY838283和AY853276）。在测定出的FSHβ亚基基因731bp序列中，包括第1外显子全序列（1～61bp），第1内含子全序列（62～702bp）以及第2外显子部分序列（703-731bp），序列的A＋T含量（66．07％）高于G＋C（33．93％），编码7个氨基酸。在所有测定的序列中共检出3个突变位点，分别是78（-／A）、132（G／A）和343（G／A），这些突变都位于内含子1序列中，它们与产羔率之间的联系需进一步研究。利用山羊以及GenBank中其他8个物种的FSHβ基因内含子1序列进行系统发育分析，部分结果与传统生物分类不一致，可能是由于大部分物种的序列长度不足700bp以及物种之间的关系超过了属阶元的限制。     

山羊生长激素基因部分序列的PCR-SSCP分析

以鲁北白山羊、波尔山羊和波尔山羊与鲁北白山羊的杂交一代、回交一代共计 2 74个个体为研究材料 ,对山羊生长激素基因 5′调控区 - 4 0 6～ - 1 93片段进行PCR扩增 ,扩增产物经SSCP分析发现存在多态性。结果表明发现波尔山羊及杂交后代以AA型占多数 ,而鲁北白山羊则BB型个体较多 ,基因型频率在品种间存在显著差异 (P <0 .0 5 )。对该片段的两种纯合型克隆测序发现 :AA型在第 6 0位发生了C→T的突变 ,第 2 1 1位发生碱基C的丢失     

山羊GnRHR基因部分序列PCR-SSCP分析

采用PCR-SSCP技术分析GnRHR基因外显子1、外显子2和外显子3部分序列在建昌黑山羊、努比亚山羊2个山羊品种中的多态性。结果表明,外显子2、3的扩增片段中,2个山羊品种都无多态性。而在外显子1的扩增片段中,2个山羊品种均检测到CC、CD基因型;建昌黑山羊的CC、CD基因型频率分别为0.62和0.38,努比亚山羊CC、CD基因型频率分别为0.64和0.36。多态片段测序分析表明,GnRHR基因c DNA序列的第85处碱基发生C→A的突变,突变导致编码的氨基酸由亮氨酸(Leu)→异亮氨酸(IIe);第156处碱基发生A→G的突变,该突变没有导致氨基酸的突变,为沉默突变。     

山羊Hairless基因片段的克隆及序列分析

为了探讨Hairless基因在山羊毛发生长中的特异性功能,选用已经报道的Hairless基因的保守序列设计引物,对内蒙古绒山羊的基因组DNA进行PCR扩增,将扩增的目的片段克隆后测序,得到一段长1985bp的DNA序列,共涉及3段外显子和2段内含子,分别与已公布的牛和绵羊Hairless基因的cDNA序列比对,确定该绒山羊Hairless基因的特异性。     

山羊 Notch1基因的表达及细胞定位

为了进一步了解Notch1蛋白,本研究用BLAST方法对不同动物Notch1基因的同源性及遗传进化情况进行了分析,通过PCR扩增获得Notch1基因,并构建了与GST标签融合表达的原核表达载体、与GFP标签融合表达的真核表达载体。将双酶切和测序鉴定的阳性克隆分别转化BL21感受态细胞和转染BHK21细胞进行原核和真核表达,并用Western blot和荧光显微镜鉴定。同时,与GFP标签对照确定其在细胞中的定位情况。结果显示,扩增的Notch1基因片段约780 bp,为Notch1基因的部分序列,Notch1在不同动物间的基因序列同源性为94%以上,遗传进化关系上分为3个分支。Western blot检测结果显示,构建的原核表达pGEX-KG-Notch1能够表达预期大小为56 kDa的融合蛋白;荧光显微镜检测显示Notch1与GFP的融合蛋白分布在整个细胞中,但主要集中于细胞核,而GFP空白对照仅分布于细胞质中,说明Notch1主要定位于细胞核中。本研究为进一步探索Notch1与KLP1的相互作用及其功能奠定了基础。     

山羊KIFI基因分子克隆及序列分析

利用Primer 3.0设计出1对特异性引物F和R,以成年山羊基因组DNA为模板,扩增山羊的KIFI基因,将其克隆至pGEM-T载体,转化后挑取阳性菌落进行酶切及测序鉴定。结果表明,克隆所得的472 bp序列(GenBank登录号:GQ988385),包括山羊KIFI基因的Exon 1全长、部分5′UTR和部分Intron 1序列。山羊KIFI基因的Exon 1序列编码116个氨基酸,与绵羊、牛、马、人和家鼠的同源性分别为98%、90%、90%、88%和84%。KIFI基因部分序列的克隆,为进一步研究KIFI基因多态性与绵、山羊绒用性能间的相关性奠定基础。     

山羊胰岛素样生长因子结合蛋白1基因的生物信息学分析

为进一步研究山羊胰岛素样生长因子结合蛋白1(insulin-like growth factor-binding proteins 1,IGFBP-1)基因的蛋白表达及生理功能,根据已测定出的山羊肝脏组织的IGFBP-1基因全编码区序列,并结合从NCBI获取的19个物种相应序列,利用ExPasy、NetPhos、NetOGlyc、SignalP等生物软件分析IGFBP-1基因CDS区及其氨基酸的理化性质、结构特点。结果显示,山羊IGFBP-1基因的CDS全长编码的多肽含有263个氨基酸残基,理论pI=6.33,分子质量为28.5758 ku,非稳定系数为53.15,非球形且定位于细胞外。IGFBF-1起始25个氨基酸残基构成信号肽,成熟肽具有2个疏水区、4个亲水区,无跨膜区;二级结构以无规卷曲为主,α-螺旋和延伸片段很少。预测存在磷酸化(17个)和O-糖基化(8个)两种翻译后修饰,但后者分值较低。山羊IGFBP-1核苷酸、氨基酸序列相似性与绵羊和牛的分别为99%和98%,与其他哺乳动物间的相似性也较高。进一步分析发现,IGFBP-1 N-端(26-110)和C-端(204-263)的保守性均在50%以上;信号肽(1-25)和中间连接区(111-203)则变异很大,山羊和绵羊的中间区序列完全一致,但与人的相似性只有9%。除RGD和YF在斑马鱼和鸡中不一致外,其他基序包括新片段(FYLPNC)在物种中高度保守。山羊IGFBP-1是一种稳定性较差、弱亲水性且具有信号肽的分泌蛋白,在物种间高度保守,磷酸化是调控其功能的主要因素。     

伏牛白山羊TACR1基因扩增及生物信息学分析

本研究旨在克隆伏牛白山羊TACR1基因,并对其结构和编码蛋白进行生物信息学分析,为进一步研究TACR1基因的功能及其在生殖生理和免疫调节中的作用奠定基础。根据GenBank中已发表的山羊TACR1基因（登录号：NC_030818.1）序列设计引物,对伏牛白山羊TACR1基因进行分段PCR扩增并测序,拼接后得到包含TACR1基因完整编码区的序列片段。结果表明,伏牛白山羊TACR1基因开放阅读框（ORF）全长852 bp,共编码283个氨基酸,碱基组成为：A（23.47%）、T（25.49%）、C（27.76%）和G（23.27%）。与绵羊相比,伏牛白山羊TACR1基因编码区发生了2个碱基突变,但没有引起氨基酸的改变。5'端非编码序列长为860 bp,发生了9个碱基突变;3'端非编码序列长为271 bp,发生了2个碱基突变。同源性分析结果显示,伏牛白山羊与卡普拉山羊、藏羚羊、绵羊、瘤牛、白尾鹿、白鳍豚、人、野猪、金钱豹、土拨鼠、野驴TACR1基因同源性分别为99.9%、99.3%、99.2%、97.5%、96.7%、92.9%、89.7%、88.6%、86.3%、86.2%和85.0%。SignalP 4.1在线软件预测结果显示,TACR1 N末端存在信号肽且可能在21位氨基酸处存在裂解位点;蛋白质结构预测发现伏牛白山羊TACR1基因编码蛋白没有跨膜结构域。     

Bioinformatics Analysis of the Structure and Function of BMPR-IB Gene Coding Protein in Goat

This study was aimed to analyze the structure and function of BMPR-IB gene coding protein by bioinformatics. The primary structure, secondary structure, subcellular localization, tertiary structure, important functional motifs and functional classification of BMPR-IB gene coding protein in goat were predicted and analyzed by online softwares. Phylogenetic tree of BMPR-IB gene coding proteins of different species were constructed by maximum likelihood method and phylogenetic analysis was performed.The results showed that the goat BMPR-IB gene encoded 502 amino acids, its coding protein belonged to an unstable hydrophilic protein. Secondary structure was mainly beta-sheet (63.5%). The protein was mainly located in the nucleus, and also distributed in mitochondria, cytoplasm, vesicle secretion system and plasma membrane. The proteins mainly played the roles of purine and pyrimidine, regulation, transport and binding, signal transduction and so on. There were one transmembrane domains in the location of 127th to 149th amino acids, the GS domain in the location of 174th to 203th amino acids and the protein kinase domain in the location of 204th to 494th amino acids were highly conserved motifs. The tertiary structure consisted of sheet fragment structure enrichment domain and helix helical structure enrichment domain. The results of phylogenetic analysis of BMPR-IB gene in different species was consistent with the results of animal taxonomy, and suggested that BMPR-IB gene was associated with the fertility traits. The structure and function of BMPR-IB gene coding protein in goat were analyzed by different online prediction software, which provided theoretical guidance for further study ofBMPR-IB gene.     

山羊BMPR-IB基因编码蛋白结构及功能的生物信息学分析

试验旨在利用生物信息学方法分析山羊骨形态发生蛋白受体IB（bone morphogenetic protein receptor IB,BMPR-IB）基因编码蛋白的结构及功能。本研究通过在线软件预测和分析山羊BMPR-IB基因编码蛋白的一级结构、二级结构、亚细胞定位、三级结构、重要的功能基序及其分类,通过最大似然法对不同物种BMPR-IB基因编码蛋白序列构建系统发育树,进行系统发育分析。结果发现,山羊BMPR-IB基因共编码502个氨基酸,其编码蛋白属于不稳定的亲水性蛋白质。二级结构以β折叠为主,比例为63.5%,主要存在于细胞核中,在线粒体、细胞质、囊泡分泌系统和质膜中也有少量分布。该蛋白主要发挥嘌呤和嘧啶、监管、运输和结合、信号转导等功能。在127-149氨基酸位置存在1个跨膜结构域;在174-203、204-494氨基酸位置存在2个高度保守的基序,分别为GS结构域和蛋白激酶结构域。三级结构由sheet片段结构富集域和helix螺旋结构富集域组成。不同物种BMPR-IB基因系统发育分析结果与动物学分类结果一致,提示BMPR-IB基因与繁殖力性状存在联系。通过不同的在线预测软件分析了山羊BMPR-IB基因编码蛋白的结构及功能,为深入研究BMPR-IB基因提供理论指导。     

黔北麻羊Tβ4基因多态性及生物信息学分析

本研究旨在对黔北麻羊胸腺素β4（thymosin beta 4,Tβ4）基因的多态位点进行筛选及生物信息学分析。根据GenBank中山羊Tβ4基因序列（登录号：NC_030810和NW_017189516）,应用Primer Premier 5.0软件设计引物,运用混合DNA池结合PCR产物直接测序获得黔北麻羊Tβ4基因X染色体第1、2、3外显子和3号染色体第1外显子序列进行多态性分析,利用生物信息学分析软件对黔北麻羊Tβ4基因进行同源性、系统进化树、理化性质、疏水性、卷曲螺旋、跨膜结构、信号肽、亚细胞定位、结构域、磷酸化位点、糖基化位点、二级结构和三级结构分析。结果显示,共筛选出10个SNPs,分别为：G55C、C82T、G112A、C129T、G216A、G431A、G551T、T579A、A609G和A619G。同源性比对分析结果显示,黔北麻羊与黄牛、马、野猪、人、裸滨鼠、褐家鼠、小家鼠和原鸡Tβ4基因核苷酸序列同源性分别为97.8%、96.3%、95.6%、94.1%、94.8%、91.1%、92.6%和86.7%。蛋白理化性质分析显示,黔北麻羊Tβ4蛋白理论等电点为5.02,亲水值最小为-3.011,无疏水性氨基酸,无卷曲螺旋,不是跨膜蛋白,无信号肽存在,分布在细胞核（60.9%）、线粒体（4.3%）、细胞骨架（17.4%）和细胞质（17.4%）,有1个THY结构域,有1个苏氨酸磷酸化位点,无N糖基化位点,有4个O糖基化位点。二级结构分析显示,C129T突变使其蛋白质二级结构中α-螺旋增加,无规则卷曲减少。本研究成功筛选出黔北麻羊Tβ4基因多态位点,为研究黔北麻羊育种的分子遗传标记辅助选择提供了参考依据。     

13个物种BPI基因编码区生物信息学分析

本研究采用生物信息学的方法比较不同物种BPI基因编码区CDS序列,分析人、小家鼠、褐家鼠、牛、白颊长臂猿、原鸡、家兔、野猪、猕猴、家马、非洲爪蟾、毛猩猩、犬 13个物种BPI基因编码区的遗传多样性,且对BPI氨基酸序列组成、信号肽、疏水性/亲水性、跨膜结构、二级结构及保守结构域进行预测分析。结果表明,在13个物种的29条BPI基因CDS序列中,共检测到532个多态位点,生成了15种单倍型,BPI基因在种群间及种群内均存在较大的遗传变异,BPI基因具有较强的密码子偏爱性。BPI蛋白理论等电点均大于7,呈碱性,N端大都有信号肽,肽链表现为亲水性,基本属于跨膜蛋白和分泌蛋白。BPI蛋白主要二级结构元件为α螺旋、β折叠和无规则卷曲,有2个保守结构域BPI1和BPI2。     

山羊前列腺素内过氧化物合酶2基因的多态性检测及生物信息学分析

本试验以贵州省3大地方山羊品种贵州白山羊、贵州黑山羊、黔北麻羊和2个省外地方品种关中奶山羊和内蒙古绒山羊为研究对象,采用DNA池结合PCR直接测序法对山羊前列腺素内过氧化物合酶2(prostaglandin-endoperoxide synthase 2,PTGS2)基因进行单核苷酸多态性检测。结果表明,在5个山羊品种中共检测到6个SNPs位点:A96G、C20T、A239G、T192C、T164A和G91C,其中,A96G和T164A分别位于外显子7和外显子8中,且均为同义突变,其余4个变异位点位于内含子中。生物信息学分析显示,外显子7和8中的2个SNPs位点均导致了mRNA二级结构的改变。     

羊源多杀性巴氏杆菌toxA-N基因的克隆、原核表达及生物信息学分析

试验旨在对羊源多杀性巴氏杆菌toxA-N基因进行克隆、原核表达及纯化,并对表达蛋白toxA-N进行生物信息学分析,为探索羊源多杀性巴氏杆菌毒素基因的相关特性提供参考依据。以羊源多杀性巴氏杆菌基因组为模板,参考GenBank中公布的多杀性巴氏杆菌HN06中toxA基因序列（登录号：CP003313.1）设计引物,通过PCR技术扩增出目的片段,构建重组质粒pET28a （+）-toxA-N,转化E.coli BL21（DE3）感受态细胞,IPTG诱导表达后,经考马斯亮蓝染色及Western blotting鉴定,纯化蛋白并运用生物信息学软件对表达蛋白进行特性分析。结果显示,试验成功扩增出大小为1 515 bp的toxA-N基因片段,经BamHⅠ和NotⅠ双酶切得到大小约为5 369和1 515 bp两条片段,表明成功构建了pET28a （+）-toxA-N重组质粒,IPTG诱导表达的菌株经考马斯亮蓝染色及Western blotting鉴定后,成功表达出大小约为60 ku的toxA-N蛋白;生物信息学分析表明,toxA-N蛋白为包涵体,其分子式为C₂₆₃₅H₄₀₀₂N₆₆₄O₇₉₇S₁₇,原子总个数为8 115,消光系数为84 480,不稳定指数为43.50,亲水性平均值为-0.381。在toxA-N蛋白二级结构中,α-螺旋、β-折叠、延伸链和无规则卷曲分别占53.47%、2.77%、11.28%和32.48%,与三级结构预测结果一致。本试验通过对toxA-N基因的初步研究,揭示了多杀性巴氏杆菌毒素的相关特性,对家畜的疾病预防、诊断、治疗具有重要意义。     

羊源多杀性巴氏杆菌ompW基因的克隆及生物信息学分析

试验旨在克隆羊源多杀性巴氏杆菌ompW基因,并对其序列进行生物信息学分析。根据GenBank中多杀性巴氏杆菌HN07株ompW基因序列(登录号:CP007040.1),使用DNAMAN 5.0软件设计1对引物,选取高保真酶PrimeSTARMax DNA Polymerase进行PCR反应获取目的基因片段,并对ompW基因的核苷酸序列及预测的氨基酸序列进行生物信息学分析。结果表明,PCR扩增产物约为615bp,编码204个氨基酸。核苷酸同源性比对分析显示,羊源多杀性巴氏杆菌ompW基因与猪源、牛源、禽源多杀性巴氏杆菌同源性较高,而与兔源同源性较低。系统进化树结果发现,羊源多杀性巴氏杆菌ompW基因与猪源多杀性巴氏杆菌ompW基因亲缘关系最近。经生物信息学分析发现,ompW蛋白分子式为C1007H1567N257O283S3,分子质量为21.90ku,理论等电点(pI)为9.16,属碱性蛋白质,疏水指数为96.57,总平均疏水性(GRAVY)为0.173(>0),属于疏水类蛋白;前21位氨基酸为信号肽,第5-27位氨基酸区域存在1个跨膜区,存在N-糖基化位点及磷酸化位点,不存在O-糖基化位点,具有多个B细胞、CTL细胞及Th细胞抗原表位;二级结构的α-螺旋、延伸链、β-转角和无规则卷曲分别占17.65%、35.29%、3.92%和43.14%;三级结构是呈β-桶状的单聚体,隶属于外膜蛋白家族成员之一。本研究结果为进一步阐明羊源多杀性巴氏杆菌侵染宿主过程中自身的抗宿主免疫胁迫机制及疫苗的开发与研制提供了理论依据。