猪繁殖候选基因ERK2的克隆、表达及基因多态分析

 【目的】ERK2基因在细胞增殖和分化调控以及启动卵巢排卵的分子信号等过程中发挥重要作用,是影响猪繁殖性状的重要候选基因。本试验对猪ERK2基因序列、基因结构、基因多态性及其表达规律进行初步研究。【方法】以大白猪为材料,采用RT-PCR方法克隆了猪ERK2基因,Real-Time PCR测定该基因在猪各组织器官中的分布,并对该基因的结构和多态性进行分析。【结果】从猪卵巢组织中克隆获得ERK2基因部分cDNA序列,长1 888 bp,包括一个1 080 bp的开放阅读框,编码359个氨基酸与预测的猪ERK2基因、已报道的人和小鼠等的ERK2基因高度相似;猪ERK2基因在各组织中表达广泛,其中脾脏是表达量最高的组织,在脂肪组织、前后腿肌中基本不表达;猪ERK2基因定位于14号染色体,全长在22 kb以上,包含9个外显子和8个内含子;对第2—9外显子及内含子外显子交界处的内含子序列进行序列突变检测,共检测到11个SNPs和1个插入缺失突变,但绝大部分的变异都是在内含子区域,仅有1个SNP发生于3′UTR区域。【结论】猪ERK2基因cDNA为1 888 bp,编码359个氨基酸残基;在猪各组织中广泛分布,以脾脏的表达量最高;该基因由9个外显子和8个内含子组成,基因保守性较高,共检测到11个SNP和1个插入缺失突变均不在编码区中。     

猪LBP基因电子克隆及生物信息学分析

利用电子克隆技术,以人脂多糖结合蛋白（LBP）基因（NM₀04139）为种子序列,克隆猪LBP基因。结果表明:所克隆的LBP基因开放阅读框长为1 446bp,编码481个氨基酸。推导其氨基酸序列与人、小鼠、大鼠、牛、狗的相似性分别为74.2%、64.8%、63.2%、77.1%和74.6%。进化树分析显示,猪与牛LBP基因进化距离最近,与大鼠最远。生物信息学分析表明,所克隆的猪LBP蛋白分子大小为53.036 7ku,理论等电点为6.43;亚细胞定位预测猪LBP属于分泌蛋白,主要在线粒体（44.4%）和高尔基体（22.2%）中表达;N端存在信号肽,且在25～26位氨基酸可能存在裂解位点。N端的疏水性较强,且位于信号肽处,最大疏水性值为2.478,最大亲水性值为1.956;由胞外区（1～6位氨基酸）、跨膜区（7～29位氨基酸）和胞内区（30～481位氨基酸）3个部分组成的膜蛋白,有9个Ser、8个Thr和2个Tyr,可能成为蛋白激酶磷酸化的位点;LBP膜外区蛋白由多个α螺旋,膜内区由多个β折叠构成,α螺旋和β折叠平行交替排列,构成一个弯曲螺旋状结构;在33～256和271～474位氨基酸残基之间分别有1个BPI1和BPI2的保守结构域。     

牛DYRK2 基因的电子克隆及生物信息学分析

以人DYRK2 基因cDNA 序列为探针,通过EST 数据库进行同源性筛选,对牛DYRK2 基因进行电子克隆。序列分析结果表明,牛DYRK2 基因包含一个1 581 bp 的开放阅读框架,共编码526 个氨基酸;蛋白特征分析显示,牛DYRK2 蛋白的分子式为C2632H4204N762O761S26,相对分子质量为59 532.5,理论等电点pI 为9.53。结果表明牛DYRK2 基因与羊、人等其他动物的DYRK2 具有较高的一致性。     

猪CAPN2基因的生物信息学分析

CAPN2基因对肌原纤维蛋白的降解起重要作用,在肉熟化过程中可能参与肉的嫩化过程。本研究通过生物信息学方法,对猪CAPN2基因进行了电子克隆,获得了3 150 bp的cDNA全长序列,含有一个编码700个氨基酸的完整开放阅读框架。通过序列同源比对发现,该基因的核苷酸和氨基酸水平与人、大鼠及小鼠都具有较高的同源性。在序列多重比较的基础上,分别进行了基因与蛋白质的系统发育树分析,结果表明,该基因与其编码蛋白的聚类结果具有一致性。此外,蛋白质性质与功能的生物信息学分析显示,该基因编码的蛋白是一种等电点为4.87的水溶性稳定蛋白,定位于细胞质,属于非分泌性蛋白,具有跨膜螺旋结构以及钙蛋白酶类催化基序结构。     

猪TDRP1基因的电子克隆及生物信息学分析

利用生物信息学和比较基因组学方法,对猪TDRP1基因的结构、表达及功能进行分析,结果表明:(1)电子克隆获得猪TDRP1基因cDNA部分序列共776bp,包括119bp的5′UTR、561bp的编码区和96bp的3′UTR,共编码合成187个氨基酸多肽;(2)猪TDRP1基因CDS序列与人、小鼠和大鼠的同源性分别为85%、76.1%、77.1%.编码合成的猪TDRP1蛋白与人、小鼠、大鼠之间的同源性分别为82.5%、71.1%和70.1%;(3)猪TDRP1蛋白的相对分子质量为20489.8,不含信号肽,为1个可溶性蛋白,同时也是1个非分泌性蛋白,存在4个二级结构区段;(4)基于cDNA及EST数据库的检索显示,猪TDRP1基因至少在卵巢和甲状腺等组织中表达.     

塞内加尔鳎Survivin基因的电子克隆与生物信息学分析

[目的]克隆分析塞内加尔鳎的Survivin基因。[方法]利用生物信息学手段克隆塞内加尔鳎Sunvivin基因的全长cDNA序列,并对其序列进行分析。[结果]结果表明,该cDNA序列包含444bp的开放阅读框,编码147个氨基酸。氨基酸序列同源性分析表明,塞内加尔鳎Survivin氨基酸序列与半滑舌鳎、斑马鱼、非洲爪蟾、鸡、小鼠和人Surivin氨基酸序列具有较高的同源性。[结论]该研究结果为进一步研究塞内加尔鳎的Survivin基因提供基础。     

大麦MBF1基因的电子克隆与生物信息学分析

通过同源比对,对大麦MBF1s基因进行了电子克隆,并通过生物信息学的方法对其及编码蛋白质进行了预测和分析.结果表明,克隆到大麦MBF1家族3个成员HvMBF1a、HvMBF1b和HvMBF1c,三者所编码蛋白质均包含典型的MBF1和HLH结构域,无可识别的信号肽和跨膜区,均为亲水性蛋白,含有数个可能的磷酸化位点.电子表达谱结果表明,3个成员在大麦的大部分组织器官中都有表达,而HvMBF1a和HvMBF1b对所分析的胁迫处理响应不明显,HvMBF1c的表达受各种处理的剧烈诱导,HvMBF1c可以作为大麦和其他作物抗逆性分子育种的重要候选基因.     

马铃薯衰老相关基因的电子克隆与生物信息学分析

利用电子克隆获得马铃薯衰老相关基因(StSAG)的cDNA序列,并对其进行生物信息学分析.结果表明,马铃薯衰老相关基因的cDNA序列全长1 062 bp,包含一个561 bp的开放阅读框,编码186个氨基酸;StSAG的等电点为7.20,为亲水叶绿体蛋白,无信号肽,有12个磷酸化位点,在N末端有一个较短的伸展肽段.StSAG与茄科植物烟草亲缘关系最近.     

小麦Ta-UBXl基因的电子克隆和生物信息学分析

用电子克隆方法获得了1个小麦U - box蛋白基因Ta- UBXI,采用生物信息学方法,对该基因编码蛋白从氨基酸组成、基本理化性质、跨膜结构域、疏水性/亲水性、亚细胞定位、高级结构及功能域等方面进行了预测和分析.结果表明:小麦Ta - UBXl基因全长2059 bp,具有完整的ORF编码框,编码553个氨基酸;在N端存在1个显著的UBX保守结构域,该蛋白序列不存在跨膜区或信号肽;生物信息学分析表明,在序列组成、高级结构及活性位点等方面,与其他禾本科植物的同类U - box蛋白具有高度的相似性.     

小麦F-box蛋白基因的电子克隆和生物信息学分析

为探讨F-box蛋白在小麦发育过程中的调节作用,利用电子克隆技术获得了一个小麦F-box蛋白基因,采用生物信息学方法,对其编码的蛋白质从序列特征、理化性质、跨膜结构域、亚细胞定位、高级结构及功能域等方面进行了预测和分析。结果表明,小麦F-box蛋白由362个氨基酸组成,在N端和C端分别存在一个F-box保守结构域和一个DUF295保守结构域(功能未知),该蛋白质二级结构中以α-螺旋(23.48%)、扩展束(25.41%)和无规则卷曲(47.24%)为主,在94-115位点处可能存在一个由内向外的跨膜区,N端不存在信号肽序列,亚细胞定位于细胞质中;该F-box蛋白与二穗短柄草、玉米和水稻的F-box蛋白相似性较高,进化距离较近。     

猪繁殖候选基因HoxA10的克隆及表达分析

同源异形盒A10基因(Homeobox 10 gene,HoxA10)是Hox基因家族中重要一员,与子宫形态的发生,生育期子宫内膜的周期性形态发育密切相关,是与猪繁殖性状相关的重要候选基因.以长白猪为材料,采用RT-PCR方法,克隆了猪HoxA10基因,并用Real-Time PCR测定该基因在猪各组织器官中的表达.结果表明,从猪子宫组织中克隆获得HoxA10基因cDNA长538 bp,包括1个285 bp的开放阅读框,编码合成94个氨基酸残基,与人和小鼠的HoxA序列同源性分别为98.9%和97.9%;在猪各组织中,前肌是HoxA10基因表达量最高的组织,其次为肾、子宫、后肌、输卵管、大肠、腹脂等组织,在垂体、大脑、小脑、丘脑、卵巢、肺、胃、小肠、背肌、背膘中,HoxA10的表达很低或基本无表达.     

民猪NUMB基因克隆与组织表达分析

研究采用RT-PCR技术结合克隆测序方法,克隆出全长2 004 bp NUMB基因序列,其中包括1 782 bp开放读码框,该基因编码592个氨基酸。利用生物信息学分析软件对该基因氨基酸序列预测与分析发现:NUMB蛋白二级结构中,转角占很大比例,且蛋白亲水性较强,结构功能域分析发现该蛋白多肽链存在一个N端磷酸酪氨酸结构域(PTB),位于第37~162氨基酸之间。基于不同物种NUMB蛋白序列所构建分子进化树表明,猪与牛、骆驼亲缘关系最近,而与斑马鱼最远。在m RNA水平上,NUMB基因肺中表达量最高,大肠中表达量最低。     

玉米PDI基因cDNA的克隆及生物信息学分析

利用RT-PCR技术,从玉米花丝中克隆得到了玉米蛋白质二硫键异构酶(PDI)基因cDNA编码序列(GenBank登录号为EF532321)。生物信息学技术分析表明:该序列开放阅读框为1 542个碱基,编码513个氨基酸,组成的蛋白质分子式C2577H3980N648O771S11,分子量为56.7 kDa,等电点pI为5.01。基因进化树分析表明玉米中的PDI基因与水稻中的PDI基因具有较近的亲缘关系。亚细胞定位预测分析表明,该基因编码的蛋白定位于细胞的内质网。     

绵羊LDHAL6A基因的电子克隆与生物信息学预测

以人LDHAL6A基因的cDNA序列为探针,利用生物信息学方法,对绵羊LDHAL6A基因进行了电子克隆,并对推导出LDHAL6A基因编码的蛋白结构与性质进行了预测。结果表明：绵羊LDHAL6A基因的cDNA序列全长为1798bp,包括999 bp的编码区和149bp的5ˊ非翻译区（5ˊUTR）、650 bp的3ˊ非翻译区序列（3ˊUTR）,编码合成332个氨基酸的多肽;其编码蛋白属疏水性蛋白,不存在信号肽及跨膜结构,定位于内质网上;无规则卷曲、琢-螺旋是绵羊LDHAL6A蛋白主要的二级结构元件。绵羊LDHAL6A基因编码蛋白可能在精子生成过程中起重要作用。     

红鳍东方鲀SREBP-1基因的电子克隆及生物信息学分析

利用斑马鱼的SREBP-1 的氨基酸序列NP_001098599.1 为探针,对红鳍东方鲀基因组数据库进行BLAST 分析,获得红鳍东方鲀（Takifugu rubripes）的固醇调节元件结合蛋白-1 （Sterol regulatory element bindingprotein-1,SREBP-1）的cDNA 序列及相应的氨基酸序列。采用生物信息学方法对其基本理化性质、蛋白质结构及功能结构域进行分析。结果发现红鳍东方鲀SREBP-1 基因的开放阅读框全长3 330 bp,共编码1 109 个氨基酸;红鳍东方鲀SREBP-1 的氨基酸序列与黄斑蓝子鱼、大西洋鲑、斑马鱼、人、牛及原鸡的同源性分别为81%、73%、72%、55%、55%、54%和54%;系统进化分析结果表明,红鳍东方鲀SREBP-1 与黄斑蓝子鱼的进化关系最为密切,亲缘关系最近;红鳍东方鲀SREBP-1 蛋白中α-螺旋较多,该蛋白质氨基端包含1 个bHLH-zip 的结构。     

红鳍东方鲀SREBP-1基因的电子克隆及生物信息学分析

利用斑马鱼的SREBP-1的氨基酸序列NP_001098599.1为探针,对红鳍东方鲀基因组数据库进行BLAST分析,获得红鳍东方鲀(Takifugu rubripes)的固醇调节元件结合蛋白-1 (Sterol regulatory element binding protein-1,SREBP-1)的cDNA序列及相应的氨基酸序列.采用生物信息学方法对其基本理化性质、蛋白质结构及功能结构域进行分析.结果发现红鳍东方纯SREBP-1基因的开放阅读框全长3 330 bp,共编码1 109个氨基酸;红鳍东方鲀SREBP-1的氨基酸序列与黄斑蓝子鱼、大西洋鲑、斑马鱼、人、牛及原鸡的同源性分别为81％、73％、72％、55％ 、55％、54％和54％;系统进化分析结果表明,红鳍东方纯SREBP-1与黄斑蓝子鱼的进化关系最为密切,亲缘关系最近;红鳍东方鲀SREBP-1蛋白中α-螺旋较多,该蛋白质氨基端包含1个bHLH-zip的结构.     

山羊血管紧张素转换酶2基因的克隆表达与生物信息学分析

[目的]血管紧张素转换酶2(ACE2)是RAS系统的关键调控酶,在动物上的研究较少,本试验研究了山羊ACE2的相关理化性质和功能。[方法]利用同源克隆及RT-PCR技术,根据牛的ACE2基因mRNA序列设计引物,从山羊肾脏组织中扩增出ACE2基因编码区的特异性片段,TA克隆到p MD19-T载体并转化至大肠杆菌DH5α感受态细胞,对生长出的单菌落进行验证后测序分析。根据测序分析结果设计引物,经PCR扩增和酶切连接,构建原核表达载体p ET-28a-ACE2,经过验证后转化大肠杆菌BL21(DE3)并用IPTG诱导表达ACE2蛋白。[结果]山羊ACE2基因c DNA编码区共包括2 415个核苷酸,编码804个氨基酸残基。同源性比对发现,山羊ACE2基因核苷酸序列同源性与绵羊ACE2最高,为99%,与斑马鱼最低,仅为60%。遗传进化分析也表明该ACE2基因与绵羊的遗传距离最近,与斑马鱼处在两个不同的分支上。蛋白结构及理化性质分析预测该山羊ACE2蛋白属于稳定型蛋白,蛋白信号肽序列位于第1氨基酸(aa)~18氨基酸(aa)之间,蛋白跨膜螺旋预测为Ⅰ型跨膜蛋白。成功构建山羊ACE2蛋白胞外部分(19~738 aa)表达载体,表达出的蛋白相对分子质量约为90×103,主要以包涵体的形式在BL21(DE3)中表达。[结论]本试验首次成功克隆了山羊ACE2基因编码区(基因序列号:KF921008.1),并对其蛋白结构及理化性质进行了初步预测,同时在大肠杆菌中高效表达了其胞外区蛋白。