延边黄牛ACTA1基因的SNPs检测及其与肉质性状的关联分析

试验旨在研究延边黄牛ACTA1基因的遗传变异,分析其多态性对肉质性状的影响。采用PCR-RFLP和PCR-SSCP方法探讨ACTA1基因多态性及其与肉质性状的关联性。结果发现,延边黄牛ACTA1基因存在2个突变位点:A193G突变,导致氨基酸Arg→Gly的错义突变;A298G突变,导致氨基酸Lys→Arg的错义突变。χ2检验显示,A193G和A298G位点于检测群体中处于Hardy-Weinberg平衡状态(P>0.05)。关联分析显示,延边黄牛ACTA1基因2个突变位点的不同基因型与肌肉中肉豆蔻酸、油酸含量、眼肌面积、大理石花纹等级呈显著相关(P<0.05)。初步认为ACTA1基因对延边黄牛肉质性状有显著影响,可作为延边黄牛新品种早期选择的候选基因。

类乌齐牦牛ACTA1基因克隆、分子特性及差异表达分析

【目的】骨骼肌α肌动蛋白1(actin alpha1,ACTA1)主要参与骨骼肌纤维的发育,在骨骼肌活动中发挥重要作用。本试验主要扩增类乌齐牦牛ACTA1基因的cDNA序列,检测ACTA1基因在类乌齐牦牛不同组织中mRNA水平的表达规律。【方法】采用RT-PCR方法扩增并克隆类乌齐牦牛ACTA1基因CDS区;通过在线软件对其一级结构、二级结构、三级结构进行生物信息学分析;利用核苷酸序列及氨基酸序列进行同源性和系统进化树分析;应用RT-qPCR技术检测ACTA1基因在类乌齐牦牛不同组织中的表达模式。【结果】类乌齐牦牛ACTA1基因编码区全长1134bp,结构稳定,共编码377个氨基酸。生物信息学分析发现,类乌齐牦牛ACTA1基因编码的蛋白质是一种结构较稳定、带负电的亲水性蛋白,二、三级结构以α-螺旋为主,包含2个明显的跨膜区域,无信号肽,属胞内蛋白。保守结构域中含有明显的NDB区域,蛋白结构高度保守。同源性分析表明,类乌齐牦牛与水牛ACTA1基因的核苷酸及氨基酸同源性均较高。系统进化树分析显示,类乌齐牦牛与水牛亲缘关系最近,黄牛次之。实时荧光定量PCR结果显示,ACTA1基因在臀肌和大脑高表达。【结论】获得类乌齐牦牛ACTA1基因的CDS区全长1134bp,ACTA1基因在类乌齐牦牛肌肉和大脑组织中显著表达,为进一步研究分析ACTA1基因在调控牦牛肌肉发育及机制等方面奠定基础。

牦牛ACTA1基因启动子区克隆、DNA甲基化与组织表达相关性分析

为了探究骨骼肌α肌动蛋白1(ACTA1)基因在肌肉和脂肪等6个组织中的甲基化状态及mRNA表达水平,以类乌齐牦牛、麦洼牦牛为研究对象,成功克隆了牦牛ACTA1基因启动子区序列,且采用重亚硫酸氢盐测序法(BSP)检测ACTA1基因启动子区甲基化模式,并通过实时荧光定量PCR检测ACTA1基因在臀大肌、心脏、肾脏、肺脏、肝脏和脂肪组织中的mRNA表达水平。结果显示,牦牛ACTA1基因转录起始位点上游及第一外显子区部分序列总长为1028 bp;BSP法分析发现肌肉组织DNA甲基化水平最低,脂肪组织甲基化率最高,其中,类乌齐牦牛臀大肌、心脏、肾脏、肺脏、肝脏和脂肪的甲基化概率分别为6.25%,6.88%,20.00%,16.25%,26.25%,29.38%,麦洼牦牛臀大肌、心脏、肾脏、肺脏、肝脏和脂肪的甲基化概率分别为5.00%,7.50%,18.13%,20.00%,26.25%,28.75%;ACTA1基因mRNA表达量在肾脏、肺脏、肝脏和脂肪均极显著低于臀大肌(P<0.01),且显著低于心脏(P<0.05),类乌齐牦牛和麦洼牦牛心脏mRNA表达量具有显著性差异(P<0.05),类乌齐牦牛肺脏组织甲基化率显著低于麦洼牦牛(P<0.05),其他各组织甲基化率和mRNA表达量差异均不显著(P>0.05),各组织甲基化水平与ACTA1基因mRNA表达量呈极显著负相关(r=-0.797,P=0.002)。结果表明,ACTA1基因DNA甲基化模式对肌肉发育具有一定的调控作用,可为牦牛遗传育种表观遗传标记提供部分数据支持。

牛ACTA1基因的生物信息学分析

应用RT-PCR方法克隆牛ACTA1基因,利用生物信息软件对该基因进行生物信息学分析。结果表明:牛ACTA1基因CDS为1 134 bp,编码377个氨基酸;拓扑预测表明,ACTA1编码的蛋白质可能存在4个酪蛋白激酶Ⅱ磷酸化位点,8个豆蔻酰化位点,含有1个ACTIN保守的结构域。研究结果为进一步了解牛ACTA1基因调控肉质性状的分子机理提供了有益参考。

延边黄牛α-肌动蛋白1基因的多态性及其与生长性状的相关分析

试验旨在寻找肌内脂肪含量差异极显著的两组个体延边黄牛背最长肌组织差异表达基因,并分析其遗传多态性对生长性状的影响。应用引物退火技术获得了在肌内脂肪含量差异极显著的两组个体背最长肌组织差异表达α-肌动蛋白1(actin alpha 1,ACTA1)基因及其全长cDNA序列,该基因主要在心脏和背最长肌中表达。序列比对结果发现,在5′端非编码区193bp处存在1个突变。采用PCR-RFLP方法对100头延边黄牛群体进行检测,发现AA、AG、GG 3种基因型,基因型频率分别为0.24、0.50、0.26;A、G等位基因频率分别为0.37、0.63。对该突变位点的多态性与生长性状的关联性进行分析,结果发现,在体长、体重和平均日增重上,GG基因型个体显著高于AA和AG基因型个体(P<0.05);在胸围上,GG基因型个体显著高于AG基因型个体,但与AA基因型个体差异不显著(P>0.05);在体高上,不同基因型之间差异不显著(P>0.05)。初步认为GG基因型是提高延边黄牛体质量和体尺指标性状的有利基因型,提示ACTA1基因有可能作为延边黄牛生长性状的候选基因。

亚洲黑熊(Ursus thibetanus)α-肌动蛋白ACTA1基因的克隆及序列分析

为了解亚洲黑熊(Ursus thibetanus)的α-肌动蛋白ACTA1基因的结构特征和其编码蛋白功能,试验采用PCR技术从亚洲黑熊肌肉组织的总DNA和RNA中扩增α-肌动蛋白ACTA1基因,并对其基因表达和序列进行克隆、测序。采用ORF finder软件进行DNA序列ORF的查找和氨基酸序列的推定;采用Gen scan对结构基因序列进行分析;通过DNAMAN Version 6.0软件对基因编码序列和氨基酸序列进行比较;采用MEGA 7.0软件进行亲缘性比较;利用ExPASy软件预测分析了蛋白质功能位点和生化特性。结果表明:亚洲黑熊ACTA1基因的ORF为1 134 bp,编码377个氨基酸;ACTA1蛋白等电点为5.24,分子质量为42 ku,具有1个N-糖基化位点、10个N-肉豆蔻酰化位点、5个蛋白激酶C磷酸化位点、2个酪氨酸激酶磷酸化位点、4个酪蛋白激酶Ⅱ磷酸化位点,以及1个依赖cAMP和cGMP蛋白激酶磷酸化位点。亚洲黑熊和北极熊之间的ACTA1基因编码序列的同源性最高,达到86.1%。ACTA1蛋白相对保守且具有较高亲水性及较多的螺旋结构,并具有跨膜螺旋和多核苷酸的结合位点。说明ACTA1基因高度保守,ACTA1蛋白具有多种宏观及微观生物学功能,并参与了信号转导过程,在亚洲黑熊生长发育、生物调控及修复中起重要作用。