哺乳动物低氧适应性基因EGLN1的适应性进化与共进化特征

EGLN1基因是一个关键的氧传感基因,也是低氧适应的重要调控基因之一。用生物信息学方法分析了哺乳动物EGLN1基因的适应性进化和共进化特征。结果表明,基于SLAC、FEL和REL方法在EGLN1基因中都检测到正选择位点,表明EGLN1基因在进化过程中受到了正选择作用,产生了适应性进化。在EGLN1基因编码区还识别出共进化位点,推测这些位点间可能存在直接或间接的相互作用,对维持蛋白质的结构和功能起着重要作用。

藏鸡和白来航鸡胚胎肝脏EGLN1基因的差异表达分析

本研究旨在研究低氧孵化条件下,藏鸡和低地鸡胚胎肝脏egl-9家族低氧诱导因子1(egl-9family hypoxia-inducible factor 1,EGLN1)基因的表达差异及其与藏鸡胚胎低氧适应的关系。以15%氧浓度下孵化至16 d的藏鸡和白来航鸡胚为研究对象,利用Real-time PCR和western-blot方法对鸡EGLN1基因肝脏组织表达特点进行研究。结果表明:随着氧浓度的降低,白来航鸡胚肝脏中EGLN1基因m RNA表达量极显著下降(P<0.01);在低氧条件下,白来航鸡胚中EGLN1基因的表达量显著地低于藏鸡胚胎(P<0.05);白来航鸡中EGLN1基因蛋白表达量随着氧浓度下降而下降,趋势与m RNA表达量一致。而藏鸡EGLN1基因的转录和翻译水平均为受到氧气浓度降低的影响。由此可知,鸡胚通过下调EGLN1基因表达从而应对低氧反应。上述结果为进一步研究EGLN1基因与低氧适应的关系提供了依据。

siRNA沉默EGLN1基因对低氧下大鼠肺动脉平滑肌细胞生长的影响

目的:体外培养大鼠肺动脉平滑肌细胞(PASMCs),利用小干扰RNA技术转染PASMCs干扰EGLN1基因表达,检测细胞活力变化,从而验证EGLN1在PASMCs活力变化中的作用。方法:采用原代培养PASMCs,构建出特异的EGLN1 siRNA脂质体并转染到PASMCs;分别在常氧和低氧下进行细胞培养,采用Western blot检测PASMCs的EGLN1蛋白、VEGF蛋白表达水平;用CCK-8法检测细胞活力,探讨低氧条件下沉默EGLN1基因表达后对PASMCs活力的影响。结果:低氧下PASMCs活力变化和VEGF的蛋白水平表达较常氧下增加并呈时间依赖性;EGLN1沉默后,无论低氧和常氧下,PASMCs活力变化和VEGF的蛋白水平表达均受到抑制。结论:EGLN1基因参与调控低氧下大鼠PASMCs的生长,其调节可能是通过VEGF的介导而完成的。

藏绵羊EGLN1基因表达、变异特征及其适应性分析

为揭示藏绵羊高原低氧的适应机制,选择与高原动物低氧适应相关的EGLN1基因为研究对象,分析绵羊群体中该基因的遗传变异特征,为进一步寻求分子育种提供依据。采用荧光定量PCR及PCR-SSCP技术检测了藏绵羊和湖羊不同组织EGLN1基因表达量及其intron6-intron7区的核苷酸变异特征。结果显示:EGLN1基因在2个绵羊群体各组织间均有表达且存在组织差异性。其中,湖羊各组织的表达量均高于藏绵羊,在心脏、肝脏和肾脏组织差异最大。在2个绵羊群体EGLN1基因intron6-intron7区检测到了6个SNPs、1个碱基的插入和1个碱基的缺失位点,2个群体间等位基因和基因型频率存在统计学差异(P <0. 05),藏绵羊优势等位基因B以及优势基因型AB的频率极显著高于湖羊(P <0. 01)。说明藏绵羊EGLN1基因部分外显子及内含子区遗传变异程度高,多态性丰富,选择潜力大,可作为藏绵羊适应高原低氧环境的候选基因。研究结果将为藏绵羊的遗传改良和种质创新提供基础数据。

EGLN1基因6个单核苷酸多态性与高海拔低氧适应的相关性

为了研究脯氨酰羟化酶2(EGLN1或PHD2)基因5′UTR区和内含子区的单核苷酸多态性(SNP)与高海拔低氧适应的相关性,文章使用Sequenom MassArray基因分型系统对152例西藏藏族(海拔3 650 m)和192例湖北汉族(海拔500 m)EGLN1基因的6个单核苷酸多态性位点(rs2066140、rs2808584、rs2491405、rs2486741、rs2486734和rs21533646)进行基因分型,并进行单倍型构建和分析。结果发现:6个SNP位点的纯合子基因型在高海拔和低海拔群体间均具有统计学差异(P<0.05)。单倍型分析显示,单倍型G-G(rs2066140和rs2808584)和G-C(rs2486741和rs2486734)的频率在高海拔群体中高于低海拔群体(P<0.05),单倍型C-A(rs2066140和rs2808584)和C-T(rs2486741和rs2486734)的频率在高海拔群体中低于低海拔群体(P<0.05)。研究结果提示,EGLN1基因6个SNP位点的纯合子基因型和所构建的单倍型与高海拔低氧适应相关。

哺乳动物低氧适应性基因EGLN1的密码子偏好性与聚类分析

为了研究哺乳动物低氧适应性基因EGLN1的密码子偏好性和进化关系,试验采用多种分析软件对18种哺乳动物的EGLN1基因进行了分析。结果表明:18种哺乳动物共同偏好使用的密码子有7个,藏羚羊和山羊偏向使用以A或U结尾的密码子,其余物种均偏向使用以G或C结尾的密码子。EGLN1基因在不同物种编码时偏好使用的密码子存在差异;AGU、CUU、CCA、GCU是野牦牛、藏羚羊、山羊共有的偏好性密码子;UCU、AGU、CUU、CCA、GCU、GAA、GCU是藏羚羊、山羊共有的偏好性密码子;CCA、GCU、AAA是藏羚羊、马共有的偏好性密码子;这些密码子主要在野牦牛、藏羚羊、山羊、马中偏好使用,在其他物种中使用较少。野牦牛对编码Tyr、Cys的密码子没有偏好性,藏羚羊、山羊对编码Asn的密码子没有偏好性。基于EGLN1基因密码子偏好性的聚类与基于EGLN1基因CDS序列的分类结果不完全一致,总体上亲缘关系相近的物种密码子偏好性差异小。说明密码子使用的偏好性可以作为物种分类的一种指标。

不同海拔下大鼠肺组织中EGLN1基因的表达及其与肺动脉压的相关性

目的探讨不同海拔下大鼠肺组织中Eg1九同源物1（EGLN1）基因表达及其与平均肺动脉压（mPAP）的相关性。方法121只雄性Wistar大鼠用随机数字表法随机分为低海拔组（11只）、中海拔组和高海拔组，后两组又各分为低氧第1、3、7、15和30天5小组，每小组11只。低海拔组于498m地区进行生理信号采集和组织样本的收集，中海拔组置于2260m自然环境，高海拔组置于低压氧舱，模拟海拔为4500m。中海拔组和高海拔组在低氧暴露第1、3、7、15和30天进行生理信号采集和组织样本的收集。用生理信号采集系统测定mPAP；Western印迹法测定肺组织EGLNl蛋白表达水平，用Pearson相关性分析其蛋白是否与低氧下肺动脉高压的形成有关；用实时定量-PCR测定肺组织EGLN1 mRNA水平，用2^-△△ct倍数法分析PCR数据，评估低氧下EGLN1基因是否为肺动脉高压形成的初始原因。结果低海拔组mPAP为（20．0±3．2）mmHg（1mmHg=0．133kPa）；中海拔组mPAP于第15天开始有所升高，第30天为（22．7±4．1）mmHg，但与低海拔组差异无统计学意义（P〉0．05）；高海拔组mPAP于暴露低氧第7天[（28．7±7．7）mmHg]就显著高于低海拔组（P〈0．05），第30天[（42．3±9．1）mmHg]升高更明显（P〈0．001）。高海拔组EGLN1蛋白表达水平随暴露低氧时间的延长而逐渐下降，且均显著低于低海拔组和中海拔组（均P〈0．05），EGLN1蛋白表达水平与mPAP呈负相关（r=-0．662，P〈0．05）。高海拔组EGLN1 mRNA表达水平显著升高，是中海拔组的72倍和低海拔组的近300倍（均P〈0．001）。结论大鼠肺组织EGLN1基因表达随海拔升高而升高；但其蛋白水平却相反，并与mPAP呈负相关。

氧敏感基因EGLN1与COPD的发病机制

慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease,COPD)的发生发展是环境和遗传因素交互作用产生的结果,成因复杂。COPD患者的症状与正常人长期暴露于高海拔低氧环境下的症状相似,氧感知通路的发现也证实了氧敏感相关基因在低氧环境暴露下的作用。EGLN1编码的脯氨酸羟化酶作为氧感知通路的核心氧感受器,能够直接感受氧分压;同时,EGLN1基因被抑制时,能够促进EPO、VEGF以及一些炎症基因的表达,导致弹性蛋白酶失衡以及炎症反应,进而加剧COPD的发生发展。本文系统阐述了EGLN1与COPD发病风险的研究进展,旨在对EGLN1在COPD发展过程中的表达调控作用进行进一步探讨,从而拟对高海拔地区COPD相关危险因素研究以及遗传标记物研究提供新的思路。