MC1 R基因在中国草金鱼中的遗传变异及其进化分析

鱼类的体色具有重要的观赏和经济价值,是重要的品种特征,属于高遗传力的质量性状,通常受单个基因或几个基因控制。 MC1R基因在黑色素合成过程中起着重要的调控作用,因此可能参与鱼体色的形成。研究利用中国草金鱼为材料,对MC1R基因进行全长序列扩增、SNPs搜寻及其突变位点的功能与进化分析。结果在MC1R基因整个序列上只鉴定到1个突变位点,即Exon 1 g．82 G＞A,属于错义突变,该突变导致MC1R基因的第28个氨基酸发生改变（丙氨酸＞苏氨酸）。进一步蛋白质结构预测和功能分析发现该突变导致MC1R蛋白形成了一个新的低复杂区。通过MC1R基因的分子进化树分析发现金鱼与鲫鱼、鲤鱼、斑马鱼等最先遗传分化出来,它们的遗传距离最近。 MC1R基因的Exon 1 g．82 G＞A突变位点是否在金鱼体色的形成中起着重要调控作用还有待进一步研究。     

山羊MC1R基因克隆、表达及其多态性研究

为研究黑色素皮质素受体1(MC1R)基因与山羊毛色形成的相关性,以苏淮山羊和波尔山羊为研究对象,克隆测序获得了山羊MC1R基因编码区全序列,实时定量荧光PCR(Real-Time PCR)检测其在苏淮山羊和波尔山羊耳组织中的表达水平,DNA池方法筛选其在山羊群体中的SNPs位点。结果发现,MC1R基因在苏淮山羊中全长954 bp,编码317个氨基酸残基。波尔山羊和苏淮山羊MC1R基因核苷酸和氨基酸序列一致性为99.79%和98.77%;系统进化分析发现,波尔山羊与苏淮山羊聚在一起后再与绵羊聚在一起。在苏淮山羊群体中发现183C/T和748T/G 2个突变位点,在波尔山羊群体中检测到701G/A突变。MC1R基因在波尔山羊耳组织中的表达水平高于苏淮山羊,但差异不显著。该研究显示MC1R基因可能在调控山羊毛色形成中发挥一定的作用。     

麻城黑山羊MC4R基因遗传多态性及生物信息学分析

黑素皮质素受体MC4R(melanoeortin receptor-4)是一种由下丘脑分泌的G蛋白偶联受体,其作用是调节动物采食量和体重。为了研究麻城黑山羊的遗传特异性,以MC4R为研究对象,检测其基因多态性,并进行生物信息学分析。结果表明,MC4R基因在麻城黑山羊中有8个突变位点,即C144T、T189A、A612G、C617A、C649G、C684A、T784A、C813A。根据理化性质分析可知,MC4R的氨基酸序列包含疏水区域,具有7个跨膜结构,编码蛋白的二级结构元件主要是α螺旋和无规则卷曲。不同物种间MC4R氨基酸序列比对发现,麻城黑山羊与绵羊的序列相似性为97.82%,与牛的序列相似性为94.50%,说明MC4R是保守蛋白,对动物的生长发育有重要作用。本研究通过测序获得8个MC4R基因的突变位点,并进行了生物信息学分析,为研究MC4R及其自然突变体影响山羊生长代谢的分子机制提供了理论依据。     

绵羊MC1R和Agouti基因多态性与毛色性状的关联分析

[目的]MC1R和Agouti基因作为动物毛色主要候选基因,在调控黑色素的合成、参与毛色形成过程中起关键作用。研究绵羊MC1R和Agouti基因单核苷酸多态性,旨在探究MC1R和Agouti基因单核苷酸多态性与绵羊毛色的关系。[方法]随机采集特定杂交模式群体中黑色和白色绵羊的颈静脉血样各30份,提取DNA,并用PCR技术扩增MC1R和Agouti基因cDNA序列,测序获得目的片段碱基序列,比对后筛选分析MC1R和Agouti基因编码区SNPs位点,用SHEsis在线软件对单碱基突变位点连锁不平衡和单倍型分析。[结果]结果表明,受试群体中检测到的MC1R基因中有5个碱基突变位点,其中3个同义突变,2个错义突变;Agouti基因中检测到外显子4上有2个碱基突变位点,其中1个同义突变,1个错义突变。关联分析表明,Agouti基因中的2个突变位点及MC1R基因中的2个错义突变与被毛表型不相关(P0.05),MC1R基因中的3个同义突变位点与毛色性状显著相关(P0.05)。连锁不平衡发现,MC1R基因5个突变位点之间的连锁程度较强,单倍型分析表明,该群体中有8种单倍型组合,其中TGTGT和TGCTT与毛色显著相关(P0.05)。[结论]Agouti基因外显子的单核苷酸突变多态性与其被毛不相关,MC1R基因3个同义突变位点和2个单倍型组合与毛色性状相关。     

山羊MC4R基因cDNA的克隆和序列分析及组织表达研究

【目的】克隆山羊黑素皮质素受体4(Melanocortin receptor 4)基因(MC4R)的cDNA编码区和部分5′、3′非编码区序列,分析其在不同组织中的表达规律。【方法】以安徽白山羊的心脏、肝脏、脾脏、肺脏、肾脏、肌肉、大肠、小肠、瘤胃、子宫等组织为材料,运用同源序列克隆技术并结合RT-PCR方法,对其MC4R基因cDNA进行克隆,并对其进行了组织表达和生物信息学分析。【结果】克隆得到了山羊MC4R基因全长,包含999bp的完整CDS编码区,共编码332个氨基酸。山羊MC4R基因与绵羊同源性最高(96.9%),其次为牛(93.5%)。山羊MC4R基因在心脏、肝脏等10种组织中均有表达,其中在肾脏组织中的表达量最高,大肠和小肠组织中的表达量最低。MC4R蛋白的相对分子质量为36 444.0u,等电点(PI)为7.52,分子式为C1 664H2 619N413O454S24,含有7个跨膜结构、5个丝氨酸磷酸化位点、4个苏氨酸磷酸化位点和1个特异蛋白激酶的磷酸化位点。MC4R空间结构包括7个α螺旋和5个β折叠。【结论】MC4R基因在动物进化中比较保守,并具有相似的生物学功能。     

偶蹄目牛科和鹿科SRY基因编码区进化研究

在大多数哺乳动物中,SRY基因是Y染色体上的一个单拷贝基因,其在胚胎发育过程中起到性别决定作用.本文针以性别作为重要经济性状的偶蹄目牛科和鹿科SRY基因编码区开展进化研究,探讨进化分析模式.Site模型结果显示ω0=0.7156,即为纯化选择.M2a和M8估计约5.3%位点是正选择位点,Branch-Site model结果显示SRY基因是总体上是纯化选择(ω<1),但在牛科中存在两个显著的正选择位点,为进一步的基因打靶,牛科和鹿科动物的性别筛选提供基础.     

木兰门作物RubisCO大亚基的分子适应性进化研究

[目的]研究玉米、水稻等木兰门作物RubisCO大亚基的分子适应性进化。[方法]以玉米、水稻等木兰门作物为研究对象,利用利用密码子替换模型和位点间取不同∞值的最大似然法模型对叶绿体rbcL基因进行分子适应性进化分析。[结果]RubisCO受到正选择作用,并鉴定出了6个正选择位点。[结论]该研究鉴定的6个正选择位点对于研究RubisCO大亚基催化活性和作物改良具有重要的指导意义。     

哺乳动物MT基因的进化选择与功能分歧

利用生物信息学的方法,使用PAML和DIVERGE等软件对金属硫蛋白进行研究,发现哺乳动物MT基因主要受到纯化选择及中性选择作用,而且其在进化历史中曾经受到过正选择作用。同时利用PAML软件检测到了4个受到正选择的氨基酸位点,利用DIVERGE软件检测到5个Ⅰ型功能分歧位点和2个Ⅱ型功能分歧位点。这些正选择位点和功能分歧位点为进一步研究金属硫蛋白的结构与功能提供了参考和依据。     

微藻中二酰基甘油酰基转移酶基因（DGAT）结构及进化分析

从数据库中获取微藻及高等植物中的二酰基甘油酰基转移酶基因(DGAT),对4种酶通过基因和蛋白质结构的比较及系统发育树的构建进行多样性和进化程度分析。为了进一步分析微藻中DGAT的进化过程,对其进行正选择位点的检验,推测其在进化过程中受到的选择压力。结果显示:微藻中不同类型DGAT的基因结构及蛋白质结构差异较大,微藻与其他高等植物相比,同一种类型的DGAT的蛋白质结构和基因结构也有较大差别。同时发现微藻中DGAT同其他高等植物中的DGAT有不同的进化过程。选择压力分析结果显示,微藻及高等植物的DGAT2和WS/DGAT存在可信度较高的正选择位点,DGAT1和DGAT3未发现正选择位点。对微藻中DGAT的进化研究有助于破译其在油脂积累中的作用,推动可再生能源的研究。     

禽类MC1R基因的生物信息学分析

控制动物黑色素合成的黑素皮质素1型受体(melanocortin 1receptor,MC1R)基因被认为是影响禽类羽色的主要候选基因之一。以NCBI数据库上发表的家鸡、日本鹌鹑等17个动物种类(15种禽类)MC1R的mRNA序列及氨基酸序列为基础进行生物信息学分析,包括蛋白质基本理化性质分析、信号肽预测、磷酸化位点预测、跨膜区结构预测、高级结构预测、序列比对及系统树构建。结果表明:17个物种,尤其是15种禽类,MC1R蛋白质理化性质及结构非常相似,它们都属于跨膜蛋白,无信号肽和N端糖基化位点。但它们之间仍存在差别,如等电点、吸光系数、脂溶指数和总平均疏水系数等。三级结构的明显差异,主要表现在跨膜区连接处。由构建的系统树可知,17个物种中15种禽类分属一类,小鼠与斑马鱼明显与之不同。在15种禽类中,9种雁形目动物为一类,5种鸡形目动物为一类,朱鹮单独成为一类。此结果为进一步研究MC1R基因的生物学功能奠定了基础。     

半番鸭和北京鸭MC1R基因的克隆与序列分析

羽色是半番鸭一个重要的经济性状.黑素皮质素受体1(melanocortin receptor 1,MClR)基因是控制动物黑色素合成的重要基因.根据鸡、鹌鹑、雪雁、孔雀等MC1R基因同源序列的保守区设计1对引物,以半番鸭、北京鸭总DNA为模板,PCR扩增,克隆测序.结果,获得了2个长度为900bp的基因片段,并提交GenBank,登录号分别为EU877265和EU877264.经比对,发现北京鸭与半番鸭核苷酸序列存在8个变异位点,其中位于184bp(T/A)、229bp(G/A)、364bp(A/G)、385bp(G/A)处的变异导致了氨基酸序列分别在第62位(c/s)、77位(E/K)、122位(T/A)和129位(v/i)发生突变.为进一步研究半番鸭羽色MC1R基因单核苷酸多态性(SNP)奠定了基础;通过BLAST进行相似性搜索,结果表明,鸭与黑雁MC1R基因的核苷酸序列同源性最高为98.4%,与其他家禽的同源性也保持在92.8%～98.2%之间.可见禽类的MC1R基因编码区序列具有高度的保守性;系统进化分析表明,半番鸭、北京鸭与雪雁、黑雁、皇雁亲缘关系相近,从分子角度验证了它们在动物学分类上的地位.     

沙皮犬MC1R基因的克隆与序列分析

黑素皮质素1型受体(melanocortin 1 receptor,MC1R)基因在哺乳动物中具有调节细胞黑色素形成的作用,被认为是影响犬毛色的重要候选基因.用PCR技术对沙皮犬MC1R基因序列进行扩增,获得沙皮犬MC1R基因序列1 333 bp,包含完整的MC1R基因开放阅读框954 bp,编码317个氨基酸.该序列与鸡、鼠、犬、人等6种动物MC1R基因CDS序列有70.1％～98.3％的同源性,相应氨基酸序列的同源性达61.1％～96.9％.系统发育树分析结果表明,沙皮犬与已报道的黄金猎犬亲缘最近,与鸡的亲缘关系最远.     

动物CACNA2D1基因进化遗传研究

[目的]评估该基因在进化遗传中所受到的选择作用,揭示该基因的结构特征和保守性,为进一步研究该基因的功能奠定基础。[方法]参照NCBI数据库上发表的6种动物CACNA2D1基因编码序列,利用常规生物学软件,对动物CACNA2D1基因进行进化遗传分析。[结果]这6个动物的CACNA2D1基因序列核苷酸组成基本相同,其平均GC含量为42%,偏倚不严重,这6条同源序列的ENC值在50.319~53.624,CACNA2D1基因在密码子的使用上存在轻度偏倚,该基因各同源基因间的同义和非同义替换率之比不同,且变化范围较大,该基因在进化过程中极为保守且经历了净化选择。[结论]CACNA2D1基因可能是影响动物生长发育的重要候选基因,具有较高的研究价值。     

略阳乌鸡黑素皮质素受体1(MC1R)基因变异及蛋白质结构的预测

为弄清略阳乌鸡黑素皮质素受体1(MC1R)基因的遗传变异与黑色素形成的关系,采用PCR-SSCP测序方法,对略阳乌鸡蛋白质理化性质和分子结构进行了研究.结果表明:略阳鸡种内MC1R变异较小,与白来航比对,在编码区69、212、274、376、636、637和644位点有7个SNPs,除69和636位点外,其余 5个突变导致略阳乌鸡的MC1R编码区氨基酸序列发生改变,并造成黑素皮质素受体1多了一个磷酸化位点,这些位点的变异可能与略阳乌鸡黑色素的形成和沉积有关;经聚类分析,略阳鸡与原鸡亲缘关系较近,与来航鸡关系较远.略阳乌鸡保留了原始的基因库,MC1R基因可能是控制略阳乌鸡黑色素形成的主效基因.     

黑色素基因在半番鸭及番鸭不同羽色中的差异表达研究

黑色素对动物毛(羽)色的形成具有重要作用。为探寻半番鸭和番鸭MC1R和TYR基因表达对其羽色的遗传效应,采用实时荧光定量PCR技术分析MC1R和TYR基因在半番鸭和番鸭不同羽色皮肤组织中的表达情况。结果显示:MC1R和TYR基因在半番鸭和番鸭黑羽皮肤中的mRNA表达量均极显著高于白羽皮肤(P<0.01),MC1R基因在半番鸭和番鸭黑羽皮肤中的表达量分别为白羽皮肤的9.08倍和3.13倍,TYR基因在半番鸭和番鸭黑羽皮肤中的表达量分别为白羽皮肤的2.50和14.54倍。由此说明,TYR和MC1R基因表达水平与羽色形成有一定的关系。     

哺乳动物乙酰胆碱酯酶的结构预测与选择压力检测

乙酰胆碱酯酶(AChE)是一种丝氨酸水解酶,是哺乳动物神经传导中的关键性酶。为研究不同哺乳动物AChE基因在进化过程中是否发生了适应性进化,基于位点模型与分支位点模型对哺乳动物11条AChE蛋白序列所受到的选择压力进行了检测,并模建了绒猴的蛋白结构。结果表明:11个哺乳动物AChE蛋白中,几乎所有的分支和位点均处于强烈的负选择压力下;在所有分枝中,位点模型鉴定了1个共同的正选择位点Ala389;此外,分支位点模型鉴定了绒猴分支中的Tyr285和Glu392处于正选择压力,发生了适应性进化。最后,将3个正选择位点定位在绒猴AChE蛋白的立体结构中,为直观观察与分析蛋白适应性进化位点提供了便捷,为进一步功能分析AChE活性位点提供了线索。     

猪黑素皮质素受体4基因的单倍型检测与分析

黑素皮质素受体4（melanocortin 4receptor,MC4R）是G蛋白耦联受体超家族的一个成员,在人和许多动物的体重、能量稳态和采食量的调控中发挥重要作用。现采用直接克隆测序的方法对23头长白猪、25头大白猪、19头民猪和7头野猪的MC4R基因进行了测序与分型。共检测到SNP位点72个,其中发生频率在2次以上的SNP位点有6个,有3个为错义突变,引起了多肽链氨基酸的替代;6个SNP位点共组成了14种单倍型,其中H1、H3、H5、H6、H7、H9、H11和H14为首次发现的单倍型。     

4个家兔群体MC1R基因外显子的遗传多样性分析

为探究黑色素皮质素受体1(MC1R)基因外显子与家兔毛色形成之间的关系,采用PCR-SSCP高温变性结合DNA测序方法,对4个家兔群体(白色獭兔、青紫蓝獭兔、九嶷山兔和闽西南黑兔)的MC1R基因的多态性进行了检测,并分析了MC1R基因位点突变与家兔毛色之间的相关性。结果表明,MC1R基因外显子发现了2个等位基因、3种基因型,103-108位点存在AGACGG插入。所有的群体均处于哈代-温伯格平衡,在所选的4个家兔群体的MC1R基因外显子中,A等位基因在白色獭兔、青紫蓝獭兔和九嶷山兔群体中表现为优势等位基因,B等位基因在闽西南黑兔群体中表现为优势等位基因。A等位基因与白色、蛋白色等浅毛色性状相关,B等位基因与黑色、青紫蓝色及海狸色等深毛色性状相关。     

植物血红蛋白基因家族的分子进化研究

植物血红蛋白(Hemoglobin)是一类由珠蛋白(Globin)和血红素(Ferroheme)组成的结合蛋白,广泛存在于植物界中.根据序列特征、表达模式及配基结合性质可将血红蛋白分为共生血红蛋白(Symbiotic hemoglobin,sHb)、非共生血红蛋白(Nonsymbiotic hemoglobin,NsHb)和截短的血红蛋白(Truncated hemoglobin,tHb)3大类,并对植物血红蛋白基因家族进行了分子系统发育分析和进化研究.结果表明,通过基因重复在被子植物中产生了class 1和class 2两类血红蛋白基因.该基因重复发生在单、双子叶植物分化之前,但由于class 2类基因在单子叶植物中发生了一次基因丢失事件,致使class1类基因广泛分布于单、双子叶植物中,而class 2类基因则仅见于双子叶植物;class 2类基因的进化速率高于class 1类基因,并分别在class 2、sHbs的祖先支上检测到了正选择的发生,表明基因重复发生后,class 2、sHbs通过插曲式进化和适应性进化获得了不同的功能;在class 1和class 2的功能性分歧位点检测中获得14个Ⅰ类功能性分歧位点,但未能发现Ⅱ类功能性分歧位点,这些功能性分歧位点是由正选择作用或者放松的选择限制产生的.该研究结果可以指导后续的试验工作,来验证那些具有重要功能的氨基酸置换位点和正选择位点,从而揭示功能性分歧和适应性进化的分子基础.     

脊椎动物TYR基因的序列特征与正选择位点鉴定

酪氨酸酶是一种含铜金属酶,它广泛存在于各种生物中,是黑色素生物合成的关键酶.利用生物信息学手段详细剖析了脊椎动物TYR基因的序列和进化特性,并模拟了其蛋白的三位结构.系统发生研究显示,脊椎动物TYR基因与物种进化关系之间具有较高的一致性.基因结构分析表明,绝大多数脊椎动物TYR基因有5个外显子,但DrTYR和OlTYR有6个外显子,而Ss TYR有9个外显子.蛋白序列特征分析显示,脊椎动物TYR蛋白均具有典型的TYROSINASE结构域,但不同物种具有特异的保守基序组织模式,其中保守基序13是哺乳类动物TYR蛋白所特有的.位点模型没有检测出正选择位点,但分支位点模型已经检测出马与猪的祖先支(26个正选择位点)、猪进化分支(27个正选择位点)以及斑胸草雀与鸡的祖先支(1个正选择位点)均经历了适应性进化.这些正选择位点虽然被定位于不同二级结构内,但在三维结构中它们分布在相对集中的区域内,很可能与特定功能密切相关.