厚壳贻贝(Mytilus coruscus)Hox基因家族的鉴定、进化与表达分析

为探究厚壳贻贝Hox基因家族的定位、进化以及在不同成体组织中的表达模式,基于厚壳贻贝全基因组数据,结合生物信息学方法,鉴定分析厚壳贻贝Hox基因家族成员的理化性质、染色体分布、系统进化关系、基因结构以及表达分析。结果显示,从厚壳贻贝全基因组数据中鉴定出11条Hox基因序列,并分别命名为Hox1-5、Antp、Lox2、Lox4、Lox5、Post1、Post2。对11条Hox序列的基本特征分析发现最长的是编码703个氨基酸的Hox2,最短的是编码190个氨基酸Post2,等电点5.11~10.22,且不均等分布于同一条染色体上。亚细胞定位预测结果显示,除Post1基因在细胞质和细胞核中均有发现,其余10个基因亚细胞均定位在细胞核内。系统进化分析发现,使用厚壳贻贝中鉴定出的101条氨基酸序列进行建树,聚类的结果倾向于四类,而从已鉴定的厚壳贻贝11个基因结合软体动物Hox建树结果分析,Post1和Post2聚为一支,Hox4、Antp、Lox5、Lox2和Lox4聚为一个大类,Hox1、Hox2和Hox3各自聚为一类Hox,此外,Hox5单独聚为一类。厚壳贻贝不同组织的qRT-PCR结果显示,在鳃组织中Lox2、Lox4、Lox5的表达量远超其他基因的表达,且这三个基因表达水平相差无几,这可能与鳃组织的较快的新陈代谢速率有关。Hox4在性腺中的高表达,推测可能与厚壳贻贝性腺发育有关。上述结果说明,Lox2、Lox4和Lox5可能与鳃上纤毛相关细胞的生长,分化以及其他调控有关,Hox2、Hox3和Hox5以Hox4“为首”在外套膜中展现出高水平表达,表明这四个Hox基因可能在贝壳形成方面具有重要作用。此结果为软体动物Hox基因家族功能提供新的研究视野,同时对厚壳贻贝Hox基因的分类以及在成体中的调控和表达模式提出了新的证据。

鲤和斑马鱼HOX基因家族同义密码子使用偏性的分析

运用Codon W程序计算和统计分析了鲤和斑马鱼HOX基因家族密码子组成、同义密码子使用频率。结果表明,鲤和斑马鱼HOX基因家族的最优密码子分别为6和9种。鲤和斑马鱼以A或U结尾的密码子发生强烈偏向;最优密码子的使用频率(Fop)与密码子适应指数(CAI)、密码子偏爱指数(CBI)、基因的G+C含量(GC),尤其是第三位密码子的G+C百分含量(GC3S)之间呈极显著的正相关(鲤和斑马鱼的相关系数分别为r=0.5946和0.7884、0.9772和0.9616、0.3356和0.5380、0.5424和0.8144),而与有效等位基因数ENc存在显著负相关(相关系数r=-0.1241和0.3987)。实验表明:同义密码子第三位密码子碱基含量和组成直接影响着最优密码子使用偏性,基因的表达水平越高,对密码子的使用偏性越强。

果蝇心脏发育研究三十年进展

果蝇(Drosophila melanogaster)作为最早用于研究心脏发育基因调控的模式生物,已经走过三十年的历程。果蝇心脏发育过程经历了胚胎期、幼虫期和成虫期三大阶段。在胚胎早期,Tinman、Dorsocross和Pannier等基因是关键的调控因子。Tinman参与最早的心脏前体细胞分化和心脏细胞形成,而Dorsocross和Pannier则影响心脏前体细胞的定向分化和心脏管腔的形成。进入胚胎晚期和幼虫期,果蝇的心管经历进一步的发展和重塑,该过程主要受到转录因子Hand、Mef2以及Hox基因家族的调控。在成虫期,Hox基因家族和Tinman依旧发挥重要作用。虽然果蝇心脏与脊椎动物成熟心脏存在形态上的差异,但两者心脏的早期发育过程以及调控基因和信号通路都有保守性。本文综述了果蝇心脏发育基因调控研究的三十年进展以及利用果蝇模型研究人类心脏相关疾病的潜在希望。

HOTAIR与山羊皮肤黑色素沉积的关系及体外表达规律的研究

旨在探讨山羊HOX转录反义RNA(HOTAIR)及其部分家族基因与山羊皮肤黑色素沉积的关系以及它们在黑色素细胞中的表达规律。本研究采用qRT-PCR检测HOTAIR和HOXD10、HOXC11、HOXC12基因在健康成年雌性酉州乌羊((19.16±1.44) kg)、板角山羊((23.27±3.24) kg)皮肤组织中的mRNA水平,及其在小鼠皮肤黑色素瘤细胞(B16-F10)增殖、分化过程中(培养1、3、5和7 d)的表达模式,并分析HOTAIR与其他3个基因表达的相关性。结果显示,在皮肤组织中,酉州乌羊HOTAIR和HOXC12的相对表达量极显著高于板角山羊(P<0.01),酉州乌羊HOXD10的相对表达量显著低于板角山羊(P<0.05);HOTAIR与HOXC12表达显著正相关(P<0.05),与HOXD10表达显著负相关(P<0.05)。在B16-F10细胞增殖阶段,HOTAIR在各阶段表达差异不显著(P>0.05),HOXC11、HOXC12和HOXD10呈"高-低-高"的表达模式,且均在培养1 d的相对表达量极显著高于3和5 d(P<0.01);HOTAIR与HOXC11表达呈极显著正相关(P<0.01)。在B16-F10细胞分化阶段,HOTAIR表达持续上升,HOXD10表达持续下降,HOXC11在各阶段的相对表达差异不显著(P>0.05),HOXC12在培养1和5 d的相对表达量极显著高于3和7 d(P<0.01);HOTAIR与HOXD10表达极显著负相关(P<0.01)。HOTAIR在乌皮山羊皮肤中高表达,在B16-F10细胞分化阶段的表达随着培养时间的延长而增加,HOTAIR对HOXD10存在负向调控作用。HOTAIR与HOXD10互作可能调控山羊皮肤黑色素细胞的分化与黑色素生成。

基于转录组数据的星毛络新妇蜘蛛触肢二态性初探

蜘蛛是典型的雌雄二态性动物类群之一。雄蛛脚须特化形成的触肢是储存和传递精子的交配器官,也是蜘蛛物种分类鉴定的重要依据。目前无针对蜘蛛两性触肢差异形成机制的相关报道。以园蛛科Araneidae星毛络新妇Trichonephila antipodiana为研究对象,基于雌雄个体触肢的转录组数据,分析了其形态差异的分子基础。结果表明,Hox基因家族中的pb和lab基因可能具有促进蜘蛛触肢膨大的作用,而Hox3基因则可能抑制触肢膨大发育;runt基因与雄蛛触肢膨大之间存在潜在关联。这些发现拓展了现有对星毛络新妇触肢发育的认知,对解析蜘蛛性二态型的形成机制具有重要意义,为开展其他节肢动物的性二态型研究提供了参考。