水牛KLF 15基因克隆、分子特征和组织差异表达分析

【目的】试验旨在获取水牛Krüppel样因子15(Krüppel-like factor 15,KLF15)基因,分析其分子特征和组织差异表达,初步揭示该基因的结构和功能。【方法】克隆水牛KLF 15基因编码区,对该基因的结构、氨基酸序列一致性、理化特性、基序、保守结构域、生物学功能等进行比较分析,并采用实时荧光定量PCR法检测KLF 15基因在水牛各组织中的表达水平。【结果】克隆得到水牛KLF 15基因编码区长为1212 bp,编码403个氨基酸。生物信息学分析显示,水牛KLF15与其他牛科物种氨基酸序列的一致性较高,是核内的亲水性蛋白,无信号肽序列及跨膜结构,包含KLF15_N、COG5048和zf-C2H2锌指结构等保守结构域。水牛KLF15的主要功能是调控DNA转录、结合DNA、结合锌指结构等。KLF 15基因在泌乳期水牛的脂肪中表达量最高,在非泌乳期水牛的肌肉中表达量最高,但在2个时期的水牛中均为在乳腺、心脏、肝脏、脾脏等组织中中度表达,在肺脏、肾脏、瘤胃和小肠等组织中低表达或几乎不表达。【结论】水牛KLF15是细胞核内的蛋白,可结合锌指结构调控DNA的转录,在脂合成旺盛的组织中发挥功能。

水牛ATF3基因的克隆、组织差异表达和功能初步分析

为了揭示水牛激活转录因子3(ATF3)基因的结构与功能,试验克隆了水牛ATF3基因的完整编码区(CDS)序列,采用生物信息学方法初步分析其编码产物的理化特性、结构及功能,再通过实时荧光定量PCR方法检测该基因的组织差异表达情况。结果表明:水牛ATF3基因的完整CDS序列长为546 bp,编码181个氨基酸。水牛ATF3基因的氨基酸序列与普通牛、瘤牛、牦牛、山羊和绵羊的同源性在98.3%以上。在基于核苷酸和氨基酸序列构建的系统发育树中,水牛与牛科的其他物种普通牛、瘤牛、牦牛聚集在一起。水牛ATF3蛋白属于亲水性蛋白质,没有信号肽和跨膜结构,含有亮氨基拉链(bZIP)保守结构域,定位于细胞核中。ATF3蛋白的二级结构中α-螺旋、β-转角、延伸链和无规则卷曲占比分别为51.93%、8.84%、6.08%和33.15%,三级结构与人的ATF3蛋白(5vpe.2.A)有45%的相似度。ATF3蛋白具有转录调控因子活性,通过选择性和非共价结合到顺式调控区域内特定的双链基因组DNA序列中来调节基因组的转录。水牛ATF3基因在肌肉、乳腺、心脏和肾脏中的相对表达量较高,在其余组织中低表达或几乎不表达,且该基因在泌乳期水牛乳腺中的相对表达量显著高于非泌乳期水牛(P<0.05)。说明ATF3基因可能与水牛泌乳性状有关。

河流型与沼泽型水牛FSHR基因密码子偏好性分析

为了确定河流型与沼泽型水牛促卵泡素受体(FSHR)基因密码子的使用模式,试验采用PCR产物直接测序法对9头河流型水牛、15头沼泽型水牛、6头大额牛和6头中甸牦牛的FSHR基因编码区序列进行了群体变异检测和单倍型划分,并结合已发表的普通牛、野牛、山羊、绵羊、人和黑猩猩的同源序列,对河流型与沼泽型水牛FSHR基因密码子使用的偏好性及与其他物种的差异进行了探讨。结果表明:两类水牛FSHR基因的密码子使用特征较为相似,河流型与沼泽型水牛分别有28个和27个偏好使用的密码子,对于编码Pro的4个密码子CCC、CCA、CCU和CCG而言,河流型水牛偏好使用CCC和CCA,而沼泽型水牛偏好使用CCC。水牛与其他物种共同偏好使用的密码子有20种,均偏好使用以G/C结尾的密码子。基于密码子的同义密码子相对使用度(RSCU)构建的聚类树显示河流型水牛与沼泽型水牛先聚为一类,再与大额牛、牦牛聚为一类,普通牛与山羊、绵羊和野牛聚为一类,人和黑猩猩聚为一类,揭示聚为一类的物种间在密码子使用上的偏好性较相似。

水牛胃型LYZ c基因多态性及功能生物信息学分析

胃型LYZ c的主要功能是裂解反刍动物胃中的微生物,释放营养物质,为机体提供养分。为了揭示水牛胃型LYZ c基因的遗传特征,采用PCR产物直接测序技术,对66头河流型和158头沼泽型水牛样品胃型LYZ c基因完整编码区序列进行了变异检测,并结合已发表的牛科物种同源序列进行了比较基因组学和生物信息学分析。在水牛群体内共发现9个SNP位点,分别为c.87G>T、c.196G>A、c.228G>A、c.336G>C、c.351T>C、c.396C>T、c.423C>T、c.424G>A和c.438C>G,其中SNP87、SNP196、SNP336和SNP351仅存在于河流型水牛中,其他5个SNP为河流型和沼泽型水牛共享;SNP196和SNP424为异义替换,引起p.G66S和p.V142I氨基酸替换,但它们对水牛LYZ c的功能没有影响。在水牛胃型LYZ c基因中,共定义7种单倍型,确定了3种LYZ c变异体,其中变异体Buffalo1、Buffalo 2为两类水牛共享,Buffalo 3为河流型水牛独有。水牛这3种变异体之间在氨基酸组成、理化特性与结构上基本一致。水牛与普通牛胃型LYZ c蛋白的上述特征也极相似,但水牛胃型LYZ c的等电点比普通牛更低。结果揭示水牛胃型LYZ c蛋白可能更适合胃中的酸性环境,具有分解胃中微生物的功能。

槟榔江水牛FSHR基因分离鉴定及其功能初步分析

【目的】揭示槟榔江水牛FSHR基因的结构与功能。【方法】采用RT-PCR法克隆了槟榔江水牛FSHR基因的编码区全序列,并利用生物信息学方法对其基因编码产物的理化特性、结构及功能进行了初步分析。【结果】槟榔江水牛FSHR基因编码区全长为2 088 bp,编码695个氨基酸。氨基酸序列比对显示:槟榔江水牛FSHR与其他哺乳动物的同源性在89.4%以上。槟榔江水牛FSHR蛋白N-端含信号肽和7个跨膜结构,属细胞膜疏水蛋白。该蛋白含有7tmA_FSH-R、LRRNT、LRR重复单元和GnHR_trans等4个保守结构域。槟榔江水牛FSHR二级结构主要由α螺旋和无规则卷曲所构成,分别占41.73%和38.71%。FSHR最有可能在细胞的转运和结合过程中发挥功能作用(概率0.827)。【结论】槟榔江水牛FSHR属于G蛋白偶联受体家族,在细胞质中合成后转运到达细胞膜,推测通过与FSH激素结合后激活G蛋白偶联作用,进而促进其精子和卵泡的发育与成熟。

牛科物种FSHβ基因密码子偏好性分析

【目的】为了确定牛科物种FSHβ基因密码子使用上的偏好性及差异。【方法】采用PCR产物直接测序法对36头槟榔江水牛、32头滇东南水牛、26头大额牛和29头中甸牦牛的FSHβ基因编码区序列进行了群体变异检测,并结合已发表的普通牛、野牛、山羊和绵羊的同源序列,对牛科物种FSHβ基因同义密码子使用的偏好性及其差异进行了深入分析。【结果】各牛科物种共同偏好使用UUC、CUG、AUC、GUG、UCC、AGC、CCC、CCA、ACC、ACG、GCA、UAC、CAG、ACC、GAC、GAG、UGC、AGA、AGG、GGC等20种密码子。除CCA、GCA和AGA之外,其余密码子均以G/C结尾。编码His的两个同义密码子CAU、CAC在沼泽型水牛中无偏好性,在河流型水牛中则偏好使用CAU。编码Lys的两个密码子AAA、AAG在河流型和沼泽型水牛中无偏好性,在野牛和山羊中偏好使用AAG,而牦牛、普通牛、大额牛和绵羊则偏好使用AAA。基于密码子的RSCU值构建的聚类树显示:河流型与沼泽型水牛聚为一类,牦牛、普通牛、大额牛和绵羊聚为一类,野牛与山羊聚为一类。【结论】各牛科物种FSHβ基因在密码子使用上均存在一定的偏好性,但差异较小,且都偏好性使用以G/C结尾的密码子,其中河流型与沼泽型水牛的偏好性最相似。