Cloning and Bioinformatics Analysis of 4 Alternative Splice Variants of MEF2A Gene in Mashen Pig

This study was aimed to clone the different splicing variants of myocyte enhancer factor 2A (MEF2A) gene in Mashen pig. According to the prediction results of the alternative splicing in the RNA-Seq sequencing, the coding region of MEF2A gene exons 5-8 were amplified. We analyzed the sequence characteristics of different splicing variants of MEF2A gene in Mashen pig, predicted conservative structure domain, constructed phylogenetic tree and compared the homology of MEF2A amino acid in different species by bioinformatics softwares. The results showed that 4 alternative splice variants of MEF2A gene were obtained. The exons 5-8 of MEF2A1 spliced normally. MEF2A2 lacked the exon 5, and the 5'end of exon 6 was 138 bp longer, the 3'end of exon 7 was 102 bp longer. MEF2A3 lacked exon 5, and the 5'end of exon 6 was 138 bp longer. The 3'end of MEF2A4 exon 7 of was 102 bp longer. The protein, encoded by inserted 138 bp sequence, contained a conserved domain-HJURP_C, which was the result of MEF2A participating in hepatocyte fibrosis. The MEF2A1, MEF2A4 and MEF2A1 of pig submitted in GenBank (accession No.NP_001090890.1) belonged to a subgroup, homology up to 98.9%. The MEF2A2, MEF2A3 and MEF2A2 of pig submitted in GenBank (accession No.NP_001093168.1) belonged to a subgroup, the homology was 98.2% and 98.9%, respectively. The successful cloning of 4 alternative splice variants of MEF2A gene laid the foundation for further study on the function of MEF2A protein.     

马身猪MEF2A基因4种可变剪接体的克隆和生物信息学分析

本研究旨在克隆马身猪肌细胞增强因子2A（myocyte enhancer factor 2A,MEF2A）基因的不同剪接体类型。依据转录组测序对可变剪接的预测结果,试验扩增MEF2A基因第5~8外显子之间的编码区,用生物信息学软件分析了马身猪MEF2A基因不同剪接体的序列特性,预测保守结构域,构建系统进化树,比对不同物种MEF2A的氨基酸同源性。结果显示,获得了4个MEF2A基因的剪接体,MEF2A1的第5~8外显子正常剪接;MEF2A2缺失了第5外显子,第6外显子的5'端多出138 bp,第7外显子的3'端多出102 bp;MEF2A3缺失了第5外显子,第6外显子的5'端多出138 bp;MEF2A4第7外显子的3'端多出102 bp。插入的138 bp序列编码的蛋白质中存在1个保守结构域HJURP_C,这可能与MEF2A参与肝细胞纤维化作用有关。MEF2A1和MEF2A4与猪MEF2A1（GenBank登录号:NP_001090890.1）同属于一个亚群,同源性高达98.9%,MEF2A2和MEF2A3与猪MEF2A2（GenBank登录号:NP_001093168.1）同属于一个亚群,同源性分别为98.2%和98.9%。本试验成功克隆了4个MEF2A基因的剪接体,为进一步研究其蛋白功能奠定基础。     

牦牛IL-4基因的克隆及其遗传演化关系分析

克隆牦牛白细胞介素-4（IL～4）基因,并对其进行遗传演化分析。从刀豆素（ConA）和脂多糖（LPS）联合刺激培养的牦牛外周血淋巴细胞提取总RNA．利用RT—PCR方法扩增牦牛IL-4全长cDNA,将其克隆到pMD18～T载体上,测序后进行序列分析。成功克隆到牦牛IL-4基因全序列,序列分析表明,克隆的牦牛IL-4基因序列与GenBank所登录的牛IL-4核苷酸序列及推导的氨基酸序列的同源性分别这99．8％和100％,与人、猕猴、猪、山羊、马等物种的核苷酸及其推导氨基酸序列的同源性分别在44．4％～96．3％和27．4％～91．1％之间。在国内首次成功地从牦牛外周血淋巴细胞中克隆到IL-4的基因,其ORF为408bp,推导编码135个氨基酸。     

Differential DNA methylation of the meiosis‐specific gene FKBP6 in testes of yak and cattle–yak hybrids

FK506‐binding protein 6 (FKBP6) is essential for meiosis during mammalian spermatogenesis. However, the molecular regulation of FKBP6 during spermatogenesis remains unclear. In the present study, we performed molecular characterization of the meiosis‐specific gene FKBP6 in yak testes. Yak FKBP6 encodes a polypeptide of 295 amino acid residues with an FK506‐binding domain (FKBP_C) and three tetratricopeptide repeat domains. The methylation level of the FKBP6 promoter in testes was significantly higher in cattle–yak with male sterility than in yak, and the FKBP6 promoter was methylated in liver tissues in which FKBP6 is not expressed. FKBP6 promoter activity was significantly decreased after treatment with the M.SssI methyltransferase in vitro. Furthermore, the FKBP6 gene was remarkably activated in bovine mammary epithelial cells treated with the DNA methyltransferase inhibitor 5‐aza‐2‐deoxycytidine. Taken together, our results demonstrate for the first time that the FKBP6 promoter is differentially methylated in testes; together with the functional promoter analysis, this suggests that methylation of this promoter may contribute to cattle–yak male infertility.     

牦牛及其与黄牛杂交代睾丸的比较研究

对牦牛和牦牛与黄牛杂交1－3代牛的睾丸进行了比较组织学的研究，结果表明：F1代牛睾丸中可见少量的初级精母细胞，F2代牛睾丸中可见少量的次级精母细胞和精子细胞，F3代牛睾丸中具备各级生精细胞和精子。     

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。     

牦牛MT-IV基因克隆与序列分析

采用RT-PCR方法,利用特异性引物YMT-IVSP1和YMT-IVSP2先克隆出牦牛Bos grunniens MT-IV的编码区序列全长,将其与人MT-IV基因全序列比对,设计2对引物分别克隆内含子1和内含子2,将获得序列拼接后得到了牦牛MT-IV外显子与内含子全长为2 099 bp（GenBank Accession No.:EU665491）,编码区序列长189 bp,编码62个氨基酸,20个半胱氨酸残基,不含芳香族氨基酸,2个内含子的长度分别为1 392和518 bp。将牦牛MT-IV基因编码区序列和氨基酸序列BLAST搜索结果表明,MT-IV在物种间高度保守。牦牛MT-IV氨基酸序列与牛、绵羊、山羊、狗、家鼠、人和马的比对表明,MT-IV包含有金属硫蛋白（MTs）特有的C-X-C、C-C-X-C-C、C-X-X-C 结构域,构建的系统发育树与比较生理学和形态学相同,表明牦牛MT-IV具有与其他哺乳动物相同的分子特性,有必要进行牦牛MT-IV在上皮细胞中表达量水平的研究。     

HIF-1α和IL-17在牦牛、犏牛及黄牛睾丸中的表达比较研究

本研究旨在比较HIF-1α和IL-17在不同牛睾丸组织中的差异性表达,进一步探究HIF-1α与IL-17在牛睾丸组织中发挥调控功能的关联性。以成年牦牛、犏牛和黄牛的睾丸作为研究对象,采用Western-blot、实时荧光定量PCR法检测HIF-1α及IL-17蛋白和基因在3种牛睾丸组织的表达差异。结果显示,3种牛睾丸组织中HIF-1α与IL-17基因和蛋白表达都存在显著性差异,且在犏牛睾丸组织中的表达均极显著高于牦牛和黄牛（P<0.01）;此外,牦牛HIF-1α与IL-17蛋白水平表达显著高于黄牛（P<0.05,P<0.01）,而牦牛IL-17基因水平表达与黄牛差异不显著（P>0.05）。HIF-1α和IL-17基因和蛋白在不同牛睾丸组织中的表达差异说明其具有种属特异性;而牦牛和犏牛睾丸组织中显著性高表达提示HIF-1α和IL-17对适应低氧环境具有重要的调节作用。     

牦牛及杂种后代犏牛的TSPY基因克隆分析

 克隆测序了牦牛、犏牛TSPY基因的编码区全序列,并用生物信息学软件分析了该基因的编码区序列、蛋白结构和进化关系。结果表明,牦牛和犏牛TSPY基因编码区序列长度均为954 bp,编码317个氨基酸,牦牛与普通牛TSPY基因序列的一致性分别为98.95%,犏牛与牦牛、普通牛TSPY基因序列的一致性分别为98.95%、99.79%,杂交后代犏牛与亲本序列差异表现在第113位核酸位点发生了改变（T→T→C）,导致第38位氨基酸发生变化（V→V→A）。牦牛和犏牛TSPY蛋白含有TSPY家族典型的SET/NAP保守结构域,与人、鼠TSPY蛋白结构域一致,推测牦牛和犏牛TSPY蛋白在雄性减数分裂过程中参与了精原细胞和初级精母细胞的调节。     

家蚕含RRM保守结构域蛋白基因(Bmrrm)的克隆及序列分析与表达研究

RRM(RNA recognition motif)是RNA结合蛋白中广泛存在的一种保守结构域。从构建的家蚕蛹cDNA文库中筛选得到一条含有RRM保守结构域的cDNA,命名为Bmrrm(GenBank登录号:DQ534196)。Bmrrm基因全长1086 bp,开放阅读框大小为894 bp,编码297个氨基酸残基,蛋白理论分子质量33.2 kD,等电点9.69,预测的三级结构由2个α螺旋和4个β折叠组成。将该基因的PCR扩增产物于原核表达载体pET-28a(+)中表达后经SDS-PAGE检测,在36 kD处的特异性蛋白条带与预期值相符,重组蛋白以可溶的形式表达。将纯化的重组蛋白免疫新西兰大白兔制备多克隆抗体,ELISA检测效价大于1∶6400。采用荧光定量PCR方法对家蚕卵、5龄幼虫、蛹、蛾4个发育时期以及5龄幼虫各组织中Bmrrm的mRNA转录水平进行检测比较,发现在蛹期和5龄幼虫生殖腺、表皮中的转录水平较高。采用免疫印迹方法在家蚕的卵期、5龄幼虫、蛹期,以及5龄幼虫的生殖腺、表皮、脂肪体中检测到BmRRM蛋白有明显表达,但在蛾期及5龄幼虫的其他组织中未检测到该蛋白。以家蚕Bm5细胞进行免疫细胞化学实验,BmRRM蛋白在整个细胞周期主要分布于细胞核,仅少量分布于细胞质。初步推测BmRRM蛋白参与蚕体内RNA前体的剪接、细胞定位及维持稳定等转录后调控过程。     

鸭RIG-1基因的PCR扩增及其序列分析

维甲酸诱导基因1(RIG-1)是细胞质中侦测病原相关分子模式的识别受体。论文旨在扩增北京鸭RIG-1编码基因,并对其进行序列分析。通过PCR方法,从北京鸭脾脏中扩增得到RIG-1基因cDNA,并使用LaserGene分子生物学分析软件进行序列分析。结果发现北京鸭的RIG-1基因cDNA开放阅读框全长2 802bp,编码933个氨基酸。结构预测发现鸭RIG-1结构与哺乳动物类似,N端有两个串联CARD区,中间为DExD/H解旋酶区,C端为抑制区,各功能区起重要作用的氨基酸较为保守。同源性及进化树分析发现鸭RIG-1与鹅和斑马鱼的同源性最高分别为93.7%、78.4%,与哺乳动物同源性高于50%,与其他鱼类的同源性低于50%。成功扩增出北京鸭RIG-1基因cDNA编码序列,为鸭RIG-1的深入研究奠定了基础。     

Translational efficiency of bovine pyruvate carboxylase 5' untranslated region messenger ribonucleic acid variants

The bovine pyruvate carboxylase (PC) gene is expressed as 6 alternatively spliced variants that share a common open reading frame but that differ within their 5' untranslated regions (UTR). The PC 5' UTR variants (A through F) contain 6 combinations of 5 exons and are 68, 253, 363, 89, 226, 178 bp in length, respectively. The objective of this experiment was to determine whether or not the bovine PC mRNA variants exhibit different translational efficiencies. Each bovine PC 5' UTR variant was linked to the firefly luciferase coding region, and the resulting constructs were transcribed and translated in a rabbit reticulocyte lysate assay. All constructs resulted in synthesis of luciferase protein. The abundance of luciferase protein synthesized from the UTR of bovine PC 5' D was greater (P < 0.05) than synthesis from either PC 5' UTR C or E, and the abilities of UTR D, A, B, and F to drive protein translation were similar. The disproportionate contribution to protein synthesis of the PC 5' D UTR compared with UTR variant C or E indicates a complexity of control for PC enzyme synthesis in the bovine that is dependent on the profile of PC variants. These observations are consistent with differences in PC variant expression that have been observed in vivo and indicate that when PC mRNA is elevated, the pattern of variants directs an increase in PC activity through augmented PC enzyme synthesis.     

天祝白牦牛和甘南牦牛DRB3基因外显子2多态性研究

试验通过对天祝白牦牛和甘南牦牛DRB3基因外显子2部分CDS序列进行分析,获得其准确单倍型,通过直接测序与聚合酶链式扩增阻碍突变系统(ARMS)扩增法获得干净的单链,对高度杂合的双链进行分型。结果发现65个SNPs,1个密码子的插入缺失,获得30个单倍型,其中有7个单倍型是首次发现,应该是天祝白牦牛和甘南牦牛特有的单倍型。通过对已知牛属所有DRB3基因外显子2单倍型与本研究发现的单倍型进行分析发现天祝白牦牛和甘南牦牛分享普通牛和瘤牛单倍型,可能有普通黄牛和瘤牛的遗传背景,且DRB3基因外显子2的4、25、30、53、59、62、63、66、78氨基酸位点受到了正选择的影响,主要发生在天祝白牦牛群体里,这与天祝白牦牛长期选育白毛有一定的关系。     

高原牦牛乳铁蛋白素基因克隆及序列分析

利用PCR技术从高原牦牛基因组DNA中获得了乳铁蛋白素(lactoferricin,Lfcin)基因序列;将Lfcin基因连接于pGEM T easy载体,送至生物公司测序;将高原牦牛与奶牛的Lfcin基因序列进行比对;同时,对牦牛、奶牛、人、小鼠等物种的Lfcin蛋白序列进行分析。结果表明：克隆获得了含高原环湖牦牛LF(lactoferrin)第2外显子的DNA序列,共778 bp,其中Lfcin基因编码区长75 bp,编码25个氨基酸; 序列分析显示,克隆获得的牦牛DNA序列与奶牛这一序列存在9个碱基的变异;牦牛和奶牛的Lfcin蛋白质序列完全相同,各物种Lfcin蛋白具有较高的同源性。