大额牛溶菌酶(LYZ)基因序列测定和进化分析

[目的]为了对大额牛与其他物种间分子系统进化研究以及为大额牛群体遗传资源评价、保护与开发利用提供理论依据.[方法]本研究依据普通牛溶菌酶(lysozyme, LYZ)基因已知序列设计引物,用PCR的方法扩增并测定了大额牛LYZ基因的编码区核苷酸序列(444 bp),并与GenBank 上8个物种相应基因编码区核苷酸序列进行比对分析.[结果]大额牛与普通牛、人、猪、家鼠、沟鼠、猊猴、鸡、斑马鱼各物种在LYZ基因编码区核苷酸序列上同源性大小分别为99.3%、76.6%、 79.4%、81.8%、71.3%、68.2%、58.9%、50.5%,并分别采用邻接法(NJ)和最大简约法(MP)构建了大额牛与其他物种间分子进化树,并得到了基本一致的拓扑结构.系统发育分析发现大额牛与普通牛首先聚为一类,再与其他物种聚为一类.该系统聚类结果与动物学分类一致,表明LYZ基因适合于构建不同物种间系统进化树.[结论]本研究为进一步探索大额牛与近缘物种间分子进化,阐明大额牛的真正起源奠定一定实验基础.     

牦牛心脏脂肪酸结合蛋白基因的分子克隆和进化分析

对牦牛心脏脂肪酸结合蛋白（H-FABP）基因进行了克隆测序，并与GenBank中9个物种相应基因编码区核苷酸序列进行了比对分析，在此基础上采用邻接法、最大简约法和最小进化法构建了牦牛与其它物种间分子系统进化树。结果表明，牦牛H-FABP基因由4个外显子和3个内含子组成，外显子1、外显子2、外显子3和外显子4大小分别为73、173、102和54bp，内含子1、内含子2和内含子3大小分别为3460、1892和1495bp。CDS序列全长为402bp，前体氨基酸数为133个。不同物种间在该基因核苷酸序列上有较高的保守性。牦牛与普通牛、绵羊、山羊、猪、人、大鼠、小鼠、鸡、斑马鱼各物种在H-FABP基因编码区核苷酸序列上同源性大小分别为99．8％、97．8％、97．0％、92．8％、88．8％、83．3％、83．1％、76．4％、68．7％。通过邻接法、最大简约法和最小进化法用H-FABP基因编码区核苷酸序列构建的物种间分子系统进化树，结果表明，3种方法构建的物种间分子系统进化树基本一致。系统树总体分为两支，斑马鱼为独立的一支，而牦牛与其它物种为另一大分支。牦牛与普通牛、绵羊与山羊先分别聚在一起，然后再聚为一类；后与猪、人依次聚为一类。小鼠和大鼠先聚为一类，再与人和其它物种聚类，然后再与鸡聚为一类。该系统聚类结果与动物学分类一致，表明H-FABP基因适合于构建不同物种间的系统进化树。     

大额牛HSL基因外显子Ⅰ部分片段的序列测定及分析

对大额牛HSL基因外显子Ⅰ部分序列进行PCR扩增、测序及氨基酸预测,并同其它牛种的资料进行了比对分析,构建了分子系统进化树。结果表明:大额牛其核苷酸序列与牦牛、普通牛、瘤牛、水牛间的同源性分别为99.6%、99.4%、99.2%、97.0%。相应的氨基酸序列大额牛与水牛的同源性为97.6%;与普通牛、瘤牛、牦牛的同源性均为99.4%,仅在第33位有1个氨基酸变异,即大额牛为异亮氨酸,而其它3个牛种均为缬氨酸,这是由该基因片段的第97位碱基发生转换(A←→G)造成的。从分子系统进化树看,瘤牛和普通牛先聚为一类,再依次与牦牛、大额牛、水牛相聚,这与传统的牛种分类结果一致。     

固始鸭白细胞介素-18全基因克隆与分子进化分析

根据GenBank发表的鸭IL-18cDNA基因序列设计、合成一对引物,应用RT-PCR技术,无需用非特异性免疫原如PHA等刺激脾淋巴细胞,直接提取脾淋巴细胞总RNA,扩增固始鸭IL-18基因,并克隆、测序。测序结果表明固始鸭IL-18基因全序列为610bp,包含1个完整阅读框,编码1条由200个氨基酸残基组成的多肽。序列分析发现,固始鸭IL-18基因与GenBank中两条鸭IL-18基因(AF336122和DQ490137)核苷酸同源性分别为98.8%、99.8%,与AF336122有5个碱基发生非同义变异,2个碱基为同义变异,氨基酸同源性为97.5%,与DQ490137有一个碱基发生非同义变异,氨基酸同源性为99.5%。固始鸭IL-18前体蛋白第30位谷氨酸处有一个IL-1β转换酶的caspase-1切割位点及在人和其他动物中已证实的IL-1标签序列,推测鸭IL-18成熟蛋白由170个氨基酸组成。固始鸭与人和其他动物的IL-18基因进化分析表明,IL-18基因存在着种的多样性,且亲缘关系越近,同源性越高。     

牛GDF5基因启动子的克隆与序列分析

旨在了解生长分化因子5(GDF5)可能的调控序列。本研究通过基因组比对,扩增了牛GDF5基因5′侧翼区,并通过产物纯化、连接、转化及测序比对,确定了2043bp的启动子序列。同时综合考虑已经证实的人GDF5基因启动子结构及应用启动子在线分析软件,对该序列进行分析。结果发现,牛GDF5基因5′侧翼区没有CpG岛,序列比对发现,牛和人GDF5基因启动子区域同源性为78%;牛GDF5基因启动子没有TATAbox或CAATbox结构,其转录起始位点位于翻译起始密码子ATG上游-359bp位置,其潜在的转录因子有AML-la,Ap-1,AmL-la,CdxA,SRY,CdxA,TATA,AmL-la,GTATA-1,MZF1,CdxA,Nkx-2,CdxA,S8和SRY,其中Ap-1,AmL-la,SRY,Nkx-2,S8和SRY高度保守,与人的序列完全一致;推测发现牛GDF5基因启动子-457至-423bp序列中的GT重复序列可以增强启动子的活性,且最小增强子处于-458和-377bp之间。研究结果推测判定了牛GDF5基因启动子的转录起始位置、转录结合位点、活性序列及最小增强子序列,为以后深入研究GDF5基因在牛软骨细胞中的表达机制提供了理论基础。     

牛口蹄疫病毒受体通用亚基αv的基因克隆及分子特征

研究发现，4种整联蛋白αvβ1、αvβ3、αvβ6、αvβ8能够介导口蹄疫病毒感染自然宿主，其中αv是4种受体的共用亚基。本试验对牛口蹄疫病毒受体通用亚基αv基因进行了克隆测序并对其编码蛋白的二级结构进行了预测。结果显示，牛αv亚基基因的编码区含有3147个核苷酸，编码1048个氨基酸，其中信号肽由30个氨基酸组成，胞外域由957个氨基酸组成，跨膜区由29个氨基酸组成，胞浆域由32个氨基酸组成；在890和891位氨基酸之间有1个蛋白酶裂解位点（KR-D）；胞外域含有13个潜在的糖基化位点（NXT／NXS）、2个Ca^2＋结合位点[DX（D／N）XDGXXD]、18个半胱氨酸残基。该基因在GenBank中的登录号为DQ871215。牛αv基因与猕猴、家鼠、犬、人、鸡的αv基因的核苷酸序列同源性分别为91．0％、85．7％、90．1％、91．2％、73．1％，推导的氨基酸序列同源性分别为94．7％、91．6％、96．3％、95．0％、81．6％。牛αv亚基存在复杂多变的二级结构，这是其具有多种生物学功能的分子基础，其中1-30位、988-1017位氨基酸区段疏水性较强，形成表面蛋白结构的可能性较差，分别是该亚基的信号肽和跨膜区。本试验为进一步深入研究口蹄疫病毒与宿主细胞的相互关系奠定了基础。     

大额牛红细胞免疫功能研究及其意义

应用红细胞Ｃ３ｂ受体花环和免疫复合物花环（ＩＣＲ）试验,证实大额牛红细胞表面存在补体Ｃ３ｂ受体,表明红细胞免疫系统的概念亦适用于这种动物。大额牛的ＲＣＩＳ有其独特之处,文中对大额牛红细胞Ｃ３ｂＲＲ和ＩＣＲ分别代表红细胞表面Ｃ３ｂ“空位”和“占位”状态的含义做出新的解释     

云南大额牛瘤胃微生物多样性分析

为研究云南大额牛瘤胃微生物多样性,本研究通过对大额牛瘤胃微生物宏基因组测序(总数据产出>3Gb)、分析、组装,共获得13546196个环境基因标签(EGTs)。在微生物分析时随机选用了10387566个EGTs(占总EGTs的76.68%)与NCBI的NR数据库进行BLAST比对,进行物种注释。结果显示,在分析的EGTs中,主要由细菌域、真核生物域、古生菌域及部分不能确定域归属的未知微生物构成,其中微生物主要属于10个门,94%的EGTs属于拟杆菌门、厚壁菌门、变形杆菌门和放线菌门,拟杆菌门和厚壁菌门丰度最高,分别占总细菌的48%和42%。大额牛瘤胃中主要的纤维降解细菌为黄化瘤胃球菌、溶纤维丁酸弧菌、白色瘤胃球菌和产琥珀酸丝状杆菌,分别占总细菌的1.60%、1.20%、0.86%和0.52%。本研究结果表明EGTs技术可用于分析环境微生物群落结构和解释微生物群落功能,对研究特殊环境中的微生物的构成具有重要意义。     

牛Myf5基因克隆及蛋白质生物学特性分析

本试验旨在扩增牛Myf5基因,并对其蛋白质生物学特性进行分析。根据GenBank中已公布的牛Myf5基因序列设计1对引物,利用RT-PCR方法从牛背腰最长肌组织扩增牛Myf5基因,连接PUCm-T载体,进行酶切和测序鉴定,同时利用在线工具对牛Myf5蛋白的基本性质、二级结构和磷酸化位点进行预测。获得的牛Myf5基因编码区序列长度为768 bp,编码255个氨基酸。蛋白质生物学特性分析结果表明,Myf5具有该家族基因典型的碱性螺旋—环—螺旋结构域,氨基酸组成上丝氨酸(Ser)含量最高,其磷酸化位点分别位于丝氨酸(Ser)、苏氨酸(Thr)和酪氨酸(Tyr)残基上。     

杂交牛(大额牛×云南黄牛)朊蛋白基因 的分子克隆及其序列分析

朊蛋白(prion protein,PRNP)基因编码朊蛋白,是引起疯牛病的主效基因。本研究利用PCR方法首次从杂交牛(大额牛×云南黄牛)基因组中扩增了PRNP基因,GenBank登录号为HQ875337。PCR产物直接双向测序表明,该序列包含杂交牛PRNP基因795 bp的开放阅读框(ORF),编码264个氨基酸前体蛋白。生物信息学分析结果发现,该蛋白包含1个信号肽、3个α螺旋、2个β折叠、6个八肽重复序列、1个疏水区域、1个二硫键和1个糖基磷脂酰肌醇锚定位点。与已报道的其他牛PRNP基因进行序列比对分析,核苷酸和氨基酸的同源性均在97%以上。     

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.     

德州驴心脏脂肪酸结合蛋白(H-FABP)基因的克隆及序列分析

本试验对德州驴心脏脂肪酸结合蛋白(H-FABP)基因进行了克隆测序,并与GenBank中11个物种相应基因编码区核苷酸序列、氨基酸序列进行了比对分析,同时通过最小进化法(ME法)、邻接法(NJ法)和非加权组平均法(UPGMA法)对H-FABP基因编码区核苷酸序列进行了物种间分子系统进化树分析。结果表明,德州驴H-FABP基因由4个外显子和3个内含子组成,外显子1、2、3、4大小分别为73、173、1025、7 bp,内含子1、2、3大小分别为3500、1980、1425 bp。CDS序列全长为405 bp,前体氨基酸数为134个;德州驴与马、野猪、人、牛、山羊、牦牛、大鼠、小鼠、红原鸡、绿头鸭、斑马鱼各物种在H-FABP基因编码区核苷酸序列上有较高的保守性,同源性大小分别为96.79%、91.36%、89.14%、88.89%、88.89%、88.64%、84.07%、83.46%、75.80%、74.81%、67.90%;3种方法构建的物种间分子系统进化树基本一致,并且3种分子进化树结果与动物学分类一致,表明H-FABP基因适合于构建不同物种间的系统进化树。     

猪Sar1b基因的分子克隆、序列分析及原核表达

根据GenBank已发表的猪Sar1b基因序列（GenBank登录号：AY819557）设计1对引物,以猪肝脏组织总RNA的反转录产物为扩增模板,用RT-PCR方法扩增出猪Sar1b基因cDNA全长编码区,经过EcoRI-SalI双酶切后定向克隆于pET28a原核表达载体,获得pET28a-Sar1b重组原核表达载体。将携带有重组原核表达载体的大肠杆菌BL21（DE3）通过1 mmol/LITPG进行诱导表达,经过SDS-PAGE电泳检测,显示诱导表达蛋白大小大约为26 ku,与预期表达蛋白大小一致。Western blot检测显示该蛋白为His融合蛋白,表明重组原核表达载体在大肠杆菌中成功表达出了目的融合蛋白。猪Sar1b基因的克隆和表达研究,为进一步研究该基因的生物学功能奠定了基础。     

内蒙古绒山羊角蛋白5基因启动子克隆及序列分析

试验旨在了解角蛋白5(keratin 5, K5)可能的调控序列。本研究根据UCSC公布的牛K5基因5'侧翼区设计PCR引物,扩增了内蒙古绒山羊K5基因部分启动子序列。通过产物纯化、连接、转化,并对测序结果进行了生物信息学分析。结果扩增得到内蒙古绒山羊K5基因启动子序列长度为1452 bp(GenBank登录号为:JQ277735),与牛和人相应序列的相似性分别为91.5%和74%。转录起始位点位于翻译起始密码子ATG上游－101 bp位置;含有两个TATA 盒,分别位于翻译起始位点上游－129—－124 bp(ATAAAA)和－178—－174 bp(TTAAT)位置;通过在线分析软件预测发现(按5'→3')SRY,MZF1,v-Myb,SRY,AP-1,CDP CR,HNF-4,AML-1a,HSF2,AP-4,AP2,AP2,Sp1,Nkx-2,Sp1和GATA-1转录因子结合位点。其中,转录因子SRY(TGTGTTT),和CDP CR(GATTGATGGC)是绒山羊特有的;转录因子HNF-4,AML-1a,HSF2,AP-4,AP2,Sp1,Nkx-2和GATA-1(AGCCATCATG)在绒山羊、牛和人K5启动子上的结合位点高度保守。两个最小增强子分别位于翻译起始位点ATG上游－140—－91 bp和－114—－67 bp位置,含有24 bp(GCGGCTCCCAGGTAACAGAGCCGC)重叠区,预测其与绒山羊K5基因的转录调控有关。试验确定了内蒙古绒山羊K5基因启动子的转录起始位置、转录因子结合位点及最小增强子序列,为进一步研究绒山羊K5基因的表达调控机制奠定了理论基础。     

猪肌生成抑制素基因的克隆和序列测定

根据文献报道的猪肌生成抑制素基因cDNA序列，分别从第1、第2和第3外显子中设计引物，以大约克猪染色体DNA为模板，分段扩增出含内含子和外显子的序列。将所得各序列回收、克隆到pGEM-easyT载体中，然后进行序列测定。合并所有测得的猪肌生成抑制素因序列，共获得6kb连续序列。分析结果表明，猪肌生成抑制素基因第1内含子长1809bp，第2外显子长374bp，第2内含子长1978bp。所测得的外显子序列与已发表的cDNA序列同源分析比较，没有出现引起氨基酸改变的突变。表明瘦肉型猪（大约克猪）肌生成抑制素基因仍很完整，可通过改变基因结构等降低肌生成抑制素活性的方法提高瘦肉率。     

牛锌指蛋白312基因的克隆及序列分析

本试验采用RT-PCR和测序相结合的方法克隆了牛锌指蛋白312(ZnF312)基因,得到了1812 bp的cDNA序列,包括63 bp的5'非翻译区(1-63)、1377 bp的CDS区(64-1440)和372 bp的3'非翻译区(1441-1812)。采用生物信息学方法分析了该基因及其所编码的蛋白质的结构和功能,结果表明,ZnF312基因位于22号染色体上,编码458个氨基酸,分子质量为48.82 ku,等电点为9.419,含有6个锌指结构域(ZnF_C2H2),与人、黑猩猩、小鼠、大鼠和狗的ZnF312蛋白序列的相似性分别为97%、97%、94%、94%和95%,ZnF312蛋白亚细胞定位于细胞核的概率为95.7%,定位于线粒体的概率为4.3%。结合ZnF_C2H2在真核生物中的重要作用,推测牛ZnF312蛋白可能识别相应的靶基因,在生长发育或疾病控制中起着重要的作用。     

山羊Ets-1基因cDNA的克隆与序列分析

根据GenBank已收录的牛(Bos taurus)、人(Homo sapiens)和小鼠(Mus musculus)等物种Ets-1基因序列的同源保守区域,设计特异性引物,采用RT-PCR和RACE技术,分离并克隆了西农萨能奶山羊(Capra hircus)Ets-1基因的cDNA序列。该序列全长2 263 bp(GenBank登录号HQ589338),包括5’UTR 331 bp,CDS 1 326bp和3’UTR 606 bp,编码441个氨基酸组成的蛋白质。核苷酸序列分析发现,山羊编码序列与牛、猪、人、小鼠等的相应序列同源性分别为98%、94%、92%和90%,3’UTR相应序列为96%、83%、81%和77%,5’UTR相应序列为98%、85%、82%和71%。氨基酸序列分析发现,山羊与牛、猪、人和小鼠的Ets-1的相似性较高,均在95%以上。蛋白质结构分析发现,其蛋白质分子量为50 340.8 D,等电点为5.08,具有典型的螺旋-转角-螺旋结构域,不存在跨膜结构,并且整个序列不含信号肽。     

禽呼肠孤病毒C-98分离株L1基因的克隆与序列分析

参考禽呼肠孤病毒S1133株（GenBank）L1基因序列设计3对特异性引物,采用RT-PCR方法对禽呼肠孤病毒内蒙古分离株C-98的L1基因进行了克隆和序列测定。结果表明：获得的C-98 L1基因全长3959 bp,其中包括21 bp的5’非编码区和56 bp的3’非编码区,阅读框位于5’端第22位核苷酸与3’端第3903位核苷酸之间。将C-98株与国内外禽呼肠孤病毒群和哺乳动物呼肠孤病毒群的不同分离株进行序列比较,结果显示：C-98与台湾地区分离株919和美国分离株1733、2408、S1133亲缘关系最近,其核苷酸同源性分别为99.8%、99.7%、99.7%、99.4%;与哺乳动物呼肠孤病毒L3基因核苷酸及其编码的氨基酸同源性较低,为43%～45%。