牦牛生长激素基因cDNA分子克隆及进化分析

根据GenBank中登录的牛、山羊和绵羊等动物的生长激素基因序列的比对结果,设计特异性引物,分别从甘南黑牦牛和天祝白牦牛脑垂体中提取RNA,采用RT-PCR技术克隆,测序获得707 bp的片段。结果表明:该片段包含牦牛生长激素基因完整的开放阅读框,长654 bp,编码217个氨基酸。与牛的核苷酸序列相比,牦牛第607位碱基为A,而牛为C,但这一碱基差异并未导致氨基酸残基的变化,均编码精氨酸。牦牛生长激素基因编码区序列与牛、山羊、绵羊、马、猪、猫和犬的同源性分别为99.8%、98.6%、97.7%、90.6%、90.1%、89.1%和88.9%,氨基酸序列同源性分别为100%、99.1%、98.6%、88.9%、88.5%、88.9%和89.4%,表明生长激素基因在进化上非常保守。基于CDS序列和氨基酸序列建立的系统进化树结果一致,且与比较形态学和比较生理学分类结果一致。     

牦牛FSHB基因的克隆及生物信息学分析

通过PCR技术以及生物信息学软件,对牦牛FSHB基因进行克隆和生物信息学分析。结果表明:牦牛FSHB基因的c DNA序列区长645 bp,编码的氨基酸129个;同源性和分子进化树分析结果显示,其CDS区碱基序列与普通牛的关系最近,然后依次是水牛、山羊、绵羊、梅花鹿、马、人和小家鼠。牦牛FSHB蛋白的分子量14683,分子式C637H978N170O193S18,等电点6.27,总原子数1996,半衰期估计30 h,不稳定指数45.8,脂肪指数61.9;该蛋白属于非跨膜蛋白,α螺旋、延伸链、β转角和无规卷曲分别为30、29、6和64个,所占的比例分别为23.26%、22.48%、4.65%和49.61%。该基因编码的氨基酸在第18位点和第19位点可能存在信号肽。该研究探明牦牛FSHB基因与其他种属的差异,为进一步研究牦牛FSHB基因结构、功能及其与繁殖功能的关系提供了理论基础。     

类乌齐牦牛SIRT3基因克隆与生物信息学及差异表达分析

本实验旨在丰富牦牛 SIRT3基因的基础研究,通过对西藏类乌齐牦牛 SIRT3基因克隆、生物信息学分析及差异表达分析,进一步探讨 SIRT3基因的生理功能及分子机制。结果表明:类乌齐牦牛 SIRT3基因CDS区长 1 002 bp,编码 333个氨基酸,与普通牛 SIRT3基因 CDS区比对存在碱基突变,编码氨基酸发生错义和同义突变,同义突变发生在碱基第 49、279、342、384 位,错义突变发生在碱基第 149 和 620 位,其编码蛋白属亲水性蛋白,有多个跨膜区域和磷酸化位点,无信号肽片段,主要位于线粒体,二级结构以无规卷曲和α-螺旋为主;SIRT3基因编码蛋白在催化活性、核苷酸结合及辅因子结合等过程发挥主要功能,主要参与生物体代谢过程;类乌齐牦牛 SIRT3基因序列与普通牛一致性较高,亲缘关系最近;QPCR分析显示,SIRT3基因在牦牛肝脏中的表达水平极显著高于其他组织(P<0.01)。     

山羊椎间盘退变相关基因Sox9密码子偏爱性分析

为了明确Sox9基因密码子的使用特征,揭示山羊和其他物种Sox9基因的进化规律,为建立骨科腰椎间盘退变动物模型提供基础研究试验依据,此研究利用生物信息学软件CodonW、Usage Codon和DNAMAN分析山羊Sox9基因完全编码区密码子偏爱性,比较不同物种Sox9基因密码子偏爱指标,基于完整编码区序列生成了亲缘关系进化聚类图,计算出每个物种Sox9基因的总变异值。分析显示山羊Sox9基因中有26个偏好使用密码子以G/C为第三位碱基;夜猴、家犬、原鸡、大猩猩、人、恒河猴、小家鼠、家兔、绵羊、黑猩猩、婆罗洲猩猩和褐家鼠等12个物种在密码子使用上与山羊Sox9基因基本相似,但是在编码丙氨酸、脯氨酸和苏氨酸等个别氨基酸时,原鸡和小家鼠及褐家鼠与其他物种的密码子偏爱性存在差异。Sox9基因偏好使用以G/C结尾的密码子。亲缘关系进化聚类图和不同物种RSCU值显示Sox9基因密码子偏好性与亲缘关系的远近存在关联性。     

兰坪乌骨绵羊PDGFRL基因编码区序列扩增及其生物信息学分析

本研究根据Genbank载入的普通绵羊血小板衍生生长因子受体样蛋白(PDGFRL)基因序列设计特异性引物。利用PCR技术扩增乌骨绵羊PDGFRL基因编码区片段,经测序后对序列进行比对分析,并采用生物信息学软件对编码区序列和蛋白质结构进行预测。结果表明:兰坪乌骨绵羊PDGFRL基因编码区序列全长1128bp,编码375个氨基酸;同普通绵羊进行核苷酸序列同源性比对发现同源性为99.73%,发现3个碱基同义突变;生物信息学分析表明不同物种PDGFRL基因编码区核苷酸序列与氨基酸序列具有较高的保守性;蛋白结构预测显示,PDGFRL蛋白空间结构主要由α螺旋、β折叠和无规则卷曲构成。     

牦牛生长分化因子-9基因cDNA克隆及序列分析

根据GenBank中普通牛生长分化因子9(GDF-9)基因序列(AF 307092)设计1对引物,以麦洼牦牛卵母细胞总RNA为模板,通过RT-PCR技术对牦牛GDF-9基因cDNA进行克隆测序和序列分析.结果表明:所克隆的1399 bp片段为预期的牦牛GDF-9基因cDNA序列,包含由2个外显子组成的全编码区和3′-下游部分序列.牦牛GDF-9基因编码区核苷酸序列长度为1362 bp,编码453个氨基酸,与GenBank中报道的普通牛、水牛、绵羊、山羊相应序列一致,而与人和黑猩猩存在差异.和普通牛相比,牦牛GDF-9基因编码区存在1处碱基转换(C→T),导致相应的氨基酸由丙氨酸(A)转换为缬氨酸(V).牦牛与普通牛、水牛、绵羊、山羊、人和黑猩猩的核苷酸同源性分别为99.9%、98.4%、97.0%、96.8%、85.6%和85.1%;氨基酸同源性分别为99.8%、97.1%、95.1%、95.4%、79.4%和79.5%.利用NJ法和MP法以该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基本一致,即牦牛与普通牛先聚为一类,再与水牛聚为一类,而后与绵羊和山羊聚为一类,最后与人和黑猩猩聚为一类.该聚类结果与物种间遗传距离大小一致,也与各物种在动物学上的分类相吻合,表明GDF-9基因编码区适用于构建物种间系统进化树.     

类乌齐牦牛UCP3基因克隆与序列分析

利用RT-PCR方法成功克隆UCP3基因,对其核苷酸序列及氨基酸序列进行生物学在线分析。结果表明,类乌齐牦牛UCP3基因CDS区序列长为936bp,A、G、C和T平均含量分别为20.83%、28.63%、31.09%和19.44%;与普通牛UCP3基因CDS区序列一致性高达99%;共发现碱基突变位点6个,其中同义突变4个,反义突变2个。UCP3基因共编码311个氨基酸,分子质量为34.18ku,理论等电位点9.53;其主要分布在线粒体内膜上,为非分泌蛋白;具有α-螺旋、无规则卷曲、延伸链、β-转角等结构。由系统进化树可知,类乌齐牦牛与野牦牛最接近,与普通牛次之。     

牦牛PDK1基因克隆及生物信息学分析

为分析牦牛PDK1基因的分子结构及理化特征,本研究通过RT-PCR扩增获得牦牛PDK1 CDS片段并进行克隆、测序和生物信息学初步分析,结果显示:牦牛PDK1基因CDS核苷酸大小为1 137bp,编码氨基酸序列378个,具有较高保守性,其核苷酸序列与普通牛、人、野猪、大羚羊、绵羊、大熊猫、骆驼、长臂猿、大猩猩和山羊PDK1的核苷酸和氨基酸序列一致性分别高于92.26%和96.30%。生物信息学分析提示,牦牛PDK1基因编码蛋白属亲水蛋白,主要分布在细胞质和细胞核,其理论等电点7.69,分子量43.33 KD,具有潜在磷酸化位点31个,也具有潜在N-糖基化、O-糖基化和甘露糖基化修饰位点。牦牛PDK1含BCDHK＿Adom3和HATPase-PDK样保守区域,二级结构由α-螺旋、无规则卷曲和β-转角组成。本研究为进一步研究牦牛PDK1功能提供参考。     

牦牛G蛋白信号转导调节因子2克隆及序列分析

为了初步探讨牦牛RGS2基因的结构和功能,试验采用RT-PCR方法及TA克隆法得到麦洼牦牛RGS2基因,并运用不同的生物信息学软件对序列进行分析。结果表明:牦牛RGS2基因系列含1个540 bp的开放阅读框,共编码178个氨基酸,Gen Bank数据库中登录号为FJ786041。编码Phe的密码子UUU、编码Leu的密码子UUG、编码Ile的密码子AUU等20种密码子为该基因的偏好性密码子,确定的27种最优密码子均以G或C结尾。RGS2氨基酸序列与普通牛、绵羊、山羊相似性分别为99.5%、96.3%、96.1%。系统发育树上,牦牛与普通牛聚在一起,亲缘关系最近。     

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852bp,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860bp,发生了9个碱基突变;3′端非编码序列长为271bp,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,TACR1N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。     

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。     

西藏牦牛ELOVL6基因的克隆、生物信息学及组织表达量分析

为探究西藏牦牛ELOVL6基因的结构与功能,试验采用PCR技术克隆西藏牦牛ELOVL6基因编码区序列,利用在线软件预测和分析其编码氨基酸序列的生物信息学特征,并利用实时荧光定量PCR技术测定ELOVL6基因在西藏牦牛不同组织中的表达水平。结果表明：西藏牦牛ELOVL6基因编码区序列长度为795 bp,共编码264个氨基酸;与牛ELOVL6基因(GenBank登录号为NM＿001102155.1)编码的氨基酸序列比较,其第18位核苷酸位点发生了碱基突变(A→C)。西藏牦牛与普通牛亲缘关系较近,与斑马鱼亲缘关系较远。ELOVL6基因编码蛋白是一种主要在内质网发挥生物学功能的疏水性蛋白,共有20个磷酸化位点,有跨膜结构,无信号肽,二级结构以α-螺旋为主。ELOVL6基因在西藏牦牛的不同组织中均有表达,其中,在脂肪组织中的相对表达量最高,极显著高于其他组织(P<0.01)。说明ELOVL6基因可能是调控牦牛脂肪酸代谢的关键基因。     

隆林山羊ACSS2基因的克隆及序列分析

根据藏系绵羊的ACSS2基因序列设计克隆引物,并以隆林山羊肌间脂肪组织为模板克隆ACSS2基因并测序。利用在线生物信息学软件分析ACSS2蛋白的序列特性,分析不同物种间ACSS2基因的进化关系及三级结构,从而预测隆林山羊ACSS2基因的功能。结果发现,隆林山羊ACSS2基因CDS全长2 103bp,由18个外显子组成,编码701个氨基酸残基。与牛(NM_001105339)、人(NM_018677)、绵羊(XM_012114899)、小鼠(NM_019811)序列的ACSS2基因相比较,核苷酸相似性分别为97.9%、91.5%、97.6%和88.2%,氨基酸的相似度分别为98.4%、93.6%、97.4%和91.9%。其中绵羊较山羊多出13个氨基酸(G279-Q291,GKPKEKPKHIRPQ)。隆林山羊ACSS2蛋白与其他物种间具有相似的三级结构系统,且与绵羊和牛具有较近的亲缘关系,而与猪的亲缘关系较远。     

水牛LPIN1基因克隆及序列分析

试验旨在克隆获得水牛脂素1(LPIN1)基因,并对其进行生物信息学分析,为揭示该基因在水牛脂肪沉积、生殖发育和泌乳调控中的作用奠定基础。本研究以水牛卵巢组织cDNA为模板,PCR扩增获得了LPIN1基因CDS区全长后测序,并结合生物信息学分析方法预测及分析蛋白质理化性质、二级结构及三级结构等。结果表明,水牛LPIN1基因编码区长2 793bp,编码930个氨基酸。MegAlign软件分析显示,水牛LPIN1基因核苷酸序列与水牛(预测)、牦牛、黄牛、山羊、藏羚羊、绵羊、猪、骆驼、人和小鼠LPIN1基因的同源性分别为99.6%、97.9%、97.7%、97.5%、97.4%、97.1%、89.9%、89.8%、86.2%和83.5%;水牛lipin1蛋白氨基酸序列与黄牛、牦牛、山羊、藏羚羊、骆驼、猪及人的同源性分别为99%、99%、99%、99%、94%、94%及90%。应用Mega 5.0软件构建系统进化树发现,水牛与黄牛的亲缘关系最近,其次为绵羊和山羊,LPIN1基因在不同物种及进化的过程中具有高度保守性。对lipin1蛋白分析发现,其二级结构由α-螺旋、β-折叠、T-转角和无规则卷曲组成;蛋白呈弱酸性,无信号肽,亚细胞主要定位于细胞核中,存在Lipin_N、LNS2和AF1Q等结构域,其中Lipin_N、LNS2为保守结构域。     

麦洼牦牛SRY基因克隆及序列分析

SRY是Y染色体上具体决定生物雄性性别的基因片段,是多数哺乳动物性别决定基因之一。本试验采用克隆测序SRY基因并结合生物信息学对其序列进行分析,利用软件Codon W分析麦洼牦牛、普通牛、绵羊、山羊、猪、小鼠、鸡和人该基因编码区的密码子偏好性。克隆测序得到SRY基因序列含1个690 bp的开放阅读框,共编码229个氨基酸;其编码区核苷酸序列与普通牛、绵羊、山羊、猪、小鼠、鸡、人相应序列间的一致性分别为99.9%、93.9%、91.2%、76.5%、43.3%、21.4%、69.1%。经聚类分析,麦洼牦牛首先与普通牛聚在一起,绵羊与山羊聚为一类,这两类相聚后再依次与猪、人、小鼠相聚,最后与鸡聚为一类,其结果与以往的生物学分类结果一致。该基因编码的蛋白质分子式为C₁₁₅₅H₁₈₂₇N₃₅₁O₃₄₈S₁₁,相对分子质量为2655.0,理论等电点PI为9.55,亲水性平均数为-0.855。其密码子偏好性分析显示,T3_s为0.2905、C3_s为0.3240、A3_s为0.3728、G3_s为0.2963,第3位碱基中出现G和C占第3位碱基总量的48%,同义密码子数为61。上述数据表明麦洼牦牛SRY基因编码序列与普通牛、绵羊、山羊、猪、人具有较高的一致性,在物种进化过程中较为保守。该基因对含A的密码子有较高的偏爱性,尽量避开以G结尾的密码子,且其所编码的蛋白质为亲水性蛋白。     

水牛LPIN1基因克隆及序列分析

试验旨在克隆获得水牛脂素1（LPIN1）基因，并对其进行生物信息学分析，为揭示该基因在水牛脂肪沉积、生殖发育和泌乳调控中的作用奠定基础。本研究以水牛卵巢组织cDNA为模板，PCR扩增获得了LPIN1基因CDS区全长后测序，并结合生物信息学分析方法预测及分析蛋白质理化性质、二级结构及三级结构等。结果表明，水牛LPIN1基因编码区长2 793 bp，编码930个氨基酸。MegAlign软件分析显示，水牛LPIN1基因核苷酸序列与水牛（预测）、牦牛、黄牛、山羊、藏羚羊、绵羊、猪、骆驼、人和小鼠LPIN1基因的同源性分别为99.6%、97.9%、97.7%、97.5%、97.4%、97.1%、89.9%、89.8%、86.2%和83.5%；水牛lipin1蛋白氨基酸序列与黄牛、牦牛、山羊、藏羚羊、骆驼、猪及人的同源性分别为99%、99%、99%、99%、94%、94%及90%。应用Mega 5.0软件构建系统进化树发现，水牛与黄牛的亲缘关系最近，其次为绵羊和山羊，LPIN1基因在不同物种及进化的过程中具有高度保守性。对lipin1蛋白分析发现，其二级结构由α-螺旋、β-折叠、T-转角和无规则卷曲组成；蛋白呈弱酸性，无信号肽，亚细胞主要定位于细胞核中，存在Lipin_N、LNS2和AF1Q等结构域，其中Lipin_N、LNS2为保守结构域。     

牦牛Bcl-2、Bax基因克隆及其在生殖轴上的表达分析

试验旨在分析Bcl-2与Bax基因的序列特性,并分析其在母牦牛生殖轴上的表达特点,为探讨其在牦牛繁殖活动中的调控作用奠定基础。试验采集健康母牦牛与母黄牛下丘脑、垂体、卵巢、输卵管及子宫组织样品,通过RT-PCR扩增并克隆Bcl-2与Bax基因,并采用生物信息学软件进行序列分析;利用实时荧光定量PCR法检测Bcl-2与Bax基因在牦牛与黄牛不同组织中的表达差异。结果表明,牦牛Bcl-2编码区全长690 bp,编码229个氨基酸;与黄牛Bcl-2基因核苷酸序列同源性最高,为99.86%,其次是山羊、绵羊,同源性分别为98.41%、97.97%;系统进化树表明,牦牛与黄牛亲缘关系最近。牦牛Bax基因编码区全长579 bp,编码192个氨基酸,与黄牛、藏山羊和金堂黑山羊同源性较高,分别为99.83%、99.48%和99.48%,其次是绵羊、马、人,同源性分别为99.14%、95.34%、94.30%;系统进化树表明,牦牛与黄牛亲缘关系最近。Bcl-2和Bax蛋白不存在信号肽,均为酸性不稳定的疏水蛋白。Bcl-2与Bax基因在黄牛及牦牛下丘脑、垂体、卵巢、输卵管和子宫组织中均有表达,其中牦牛卵巢、子宫中Bcl-2基因表达量分别显著和极显著高于黄牛(P0.05;P0.01);牦牛子宫、输卵管中Bax基因表达量显著高于黄牛(P0.05),牦牛卵巢中Bcl-2/Bax比值极显著高于黄牛(P0.01),子宫和垂体中显著高于黄牛(P0.05)。表明Bcl-2与Bax在动物进化中非常保守且在繁殖活动中起重要作用,牦牛卵巢、子宫、输卵管和垂体中的高表达量可能与牦牛处于极端恶劣环境的细胞抗凋亡作用有关。     

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。     

牦牛SMPX基因CDS区克隆及组织表达分析

本研究旨在克隆牦牛X染色体相关小肌肉蛋白(small muscle protein X-link,SMPX)基因的CDS区序列,分析该序列所编码蛋白的结构与功能,并检测SMPX基因在牦牛不同组织中的表达情况。运用RT-PCR技术扩增并克隆SMPX基因CDS区序列,分析其氨基酸序列相似性并构建系统进化树;通过在线软件对其理化性质、二级结构和三级结构进行生物信息学分析;采用实时荧光定量PCR方法检测SMPX基因在牦牛右心室、臀大肌、肺脏和大脑4个组织中的表达情况。结果表明,牦牛SMPX基因CDS区全长515 bp,开放阅读框(ORF)长261 bp,编码86个氨基酸。牦牛SMPX氨基酸序列与野牦牛、水牛、家犬、人、白尾鹿德克萨斯亚种、绵羊、黑猩猩、藏羚羊、野猪的相似性分别为100%、97.7%、96.5%、96.5%、95.3%、95.3%、96.5%、94.2%和91.9%,说明其在不同物种间具有较高的保守性。生物信息学分析发现,SMPX蛋白是一种不稳定的亲水性蛋白,二级结构以无规则卷曲和α-螺旋为主,为膜内蛋白,无信号肽和跨膜蛋白;SMPX氨基酸序列共有4个磷酸化位点。亚细胞定位结果表明,SMPX蛋白的分布于细胞核(52.2%)、线粒体(43.5%)和细胞质(4.3%)。实时荧光定量PCR检测结果显示,SMPX基因在牦牛右心室中表达量最高,显著高于其他组织(P<0.05)。本试验结果为深入研究SMPX基因在牦牛中的生理功能和调控机制提供了参考数据。