关中奶山羊CSN1S1基因克隆、生物信息学及组织表达谱分析

【目的】通过分析关中奶山羊αs1-酪蛋白(alpha-s1 casein,CSN1S1)基因组织表达谱及其生物信息学功能,初步探究CSN1S1基因在奶山羊乳成分合成中发挥的作用。【方法】以关中奶山羊为研究对象,利用PCR扩增并克隆CSNIS1-1和CSN1S1-22个突变形态,并利用ProtParam、NetPhos、SingalP 4.1 Server、NPS和Phyre2等多种生物信息软件和在线工具对CSN1S1基因及其突变形态的蛋白质结构、理化性质、磷酸化位点等进行分析,通过实时荧光定量PCR检测CSNIS1-1和CSN1S1-2在关中奶山羊肝脏、脾脏、乳腺、肾脏、子宫、输卵管6个组织中的相对表达量。【结果】关中奶山羊乳腺上皮细胞中存在CSN1S1-1和CSN1S1-22种突变形态。对测序结果比对显示,CSN1S1-1存在3个碱基的突变,CSN1S1-2不仅存在3个碱基的突变,还存在6个碱基的缺失。CSN1S1-1与CSN1S1蛋白相似性为99.07%,CSN1S1-2与CSN1S1蛋白相似性为97.20%。蛋白理化性质分析显示,CSN1S1-1中碱基的突变导致第31位亮氨酸变成脯氨酸、第92位谷氨酰胺变成谷氨酸;CSN1S1-2除上述改变之外,第83位由丝氨酸变成半胱氨酸、第84位由谷氨酸变成谷氨酰胺,还存在第81和82位2个丝氨酸的缺失。实时荧光定量PCR结果显示,CSN1S1-1和CSN1S1-2在关中奶山羊各组织中相对表达趋势基本相同,其中在乳腺、子宫、输卵管中相对表达量较高,在肝脏、脾脏和肾脏中基本不表达,在子宫中CSN1S1-2的表达量显著高于CSN1S1-1(P<0.05)。【结论】关中奶山羊乳腺上皮细胞中存在CSN1S1-1和CSN1S1-22种突变形态,且2种突变形态与CSN1S1的蛋白相似性均达到97%以上。CSN1S1-1在蛋白结构上与CSN1S1已有明显区别,而CSN1S1-2中6个碱基的缺失是导致氨基酸改变、磷酸化位点缺失与移位的直接原因。CSN1S1-2在子宫中表达显著高于CSN1S1-1,其可能在子宫中发挥潜在功能,还有待进一步探索。

奶牛乳腺CSN1S1基因线状与环状可变剪接体鉴定分析及功能探讨

CSN1S1基因是调控奶牛乳汁中酪蛋白合成的一个重要基因。为鉴定分析奶牛CSN1S1基因可变剪接体种类及分布,验证其环状结构及表达能力,本研究根据牛CSN1S1基因m RNA序列(NM_181029.2)和不同外显子序列分别设计线状及环状引物,用PCR和RT-PCR技术克隆CSN1S1基因可变剪接体,筛选分析不同线状和环状可变剪接体及特征。结果发现:40个阳性克隆中,除全长CSN1S1 mRNA外,共获得12种CSN1S1线状可变剪接体,通过NCBI数据库比对分析确定了其序列组成及所占比重;检测到3种具有完整反向拼接的序列,同时发现多种滚环式结构,进一步确认环形RNA的存在;为验证环状可变剪接体能否表达,实验构建一种过表达载体pEGFP-CSN1S1-12～16 (包含CSN1S1基因12～16号外显子序列),转染293T细胞,48 h后在荧光显微镜下发现有绿色荧光效应,证明其具有翻译潜能。本研究成功筛选出不同线状与环状可变剪接体,并对其表达能力进行验证,为探讨如何提高牛奶酪蛋白合成提供新的依据。