羊驼MC1R基因克隆及其在不同毛色个体中表达水平研究

为了获取羊驼MC1R基因序列,探索MC1R基因表达水平与羊驼毛色之间的相关性,根据GenBank已发表序列(EU1358800)设计1对引物,以羊驼皮肤总RNA为模板,采用RT-PCR技术扩增并成功获得了中华白色羊驼MC1R基因cDNA序列,长度为1081 bp,编码317个氨基酸,与已发表序列进行对比,同源性为99%,发现7处突变。根据所克隆序列设计引物,采用实时荧光定量PCR技术(QRT-PCR),分析MC1R基因在白色和棕色羊驼皮肤中的基因表达量,并对结果进行统计分析。结果表明:经过内参基因校正后,棕色羊驼皮肤中MC1R基因的相对表达量是白色羊驼相对表达量的4.32倍(P<0.01)。MC1R基因表达量的差异与羊驼毛色表型之间可能存在一定的相关性。

牛黑素皮质素受体1(MC1R)基因与毛色表型的研究

牛MC1R基因不仅与毛色有关,而且与牛乳中乳蛋白的含量有关。利用PCR-RFLP和DNA测序技术分析了中国荷斯坦黑白花牛,中国荷斯坦红白花牛,鲁西黄牛和渤海黑牛共4个品种的MC1R基因。共检测出3种等位基因(ED,E+,e)。中国荷斯坦黑白花牛主要是ED和E+等位基因(ED=0.12、E+=0.80);渤海黑牛也主要是ED和E+等位基因(ED=0.52、E+=0.47);中国荷斯坦红白花牛和鲁西黄牛大多为e等位基因(e=0.95)。中国荷斯坦红白花牛和鲁西黄牛还存在E+/e基因型。由此推测ED和E+等位基因导致黑色素合成。另外发现牛MC1R基因编码区725处存在一重要的SNP(单核苷酸多态性)。

犬MC1R基因的分子进化分析

黑素皮质素1型受体(melanocortin 1 receptor,MC1R)基因具有调节哺乳动物细胞黑色素形成的作用,因此被认为是影响犬毛色的重要候选基因。基于NCBI数据库上发表的犬等10个动物种MC1R的氨基酸序列和cDNA序列,利用生物学软件和网络信息资源,对犬等10种脊椎动物进行了分子进化分析。结果表明:(1)基于MC1R氨基酸序列的聚类分析显示,10个物种明显归为2类,7个哺乳动物种为一紧密类群,鸡与斑马鱼和河豚为一松散类群,该聚类结果与公认的动物分类及进化关系密切吻合;(2)PAML的Branch模型预测显示,犬、猪、猫在与牛的分化过程中MC1R受到正向选择作用(ω=90.8177);Site模型预测显示,犬MC1R的2V、25E、184N、197V、314L为正选择氨基酸位点;(3)染色体连锁群比较分析显示,"ZFP276-MC1R-GAS8"基因连锁关系在人、黑猩猩、鸡和犬中保持一致。

猪毛色基因黑色素受体1的基因型分析

为检测黑色素受体1(melanocortin receptor 1,MC1R)基因型在不同毛色猪种中的分布,研究该基因在猪毛色决定中的地位和作用,本试验使用PCR-SSCP和PCR-RFLP方法对军牧1号白猪、杜洛克猪、西藏小型猪和大白猪的MC1R基因型进行了检测。结果显示,长白猪、大白猪存在nt894insCC和G1197A突变;杜洛克猪存在G668C、C1318T和G1554A突变;西藏小型猪存在C1318T和G1554A突变,而在nt894insCC位点则表现出其他基因型。通过对4个猪种的MC1R基因型的检测,为研究MC1R基因对毛色的作用机理奠定了基础。

8个鸭群体MC1R基因A399G位点变异分析

为了检测鸭MC1R基因的多态性,并分析其多态性在家鸭、白番鸭、半番鸭各品种中的分布情况,以8个鸭品种/群体共769只鸭为研究对象,采用PCR产物直接测序的方法寻找MC1R基因编码区可能存在的SNP突变位点。结果发现,MC1R基因编码区399 bp处发生了A→G的碱基突变,经分析为限制性内切酶Hin61的识别位点。针对该酶切位点,利用PCR-RFLP方法鉴定A399G位点的基因多态性。结果显示:(1)该位点对羽色未造成影响。半番鸭中,该位点在黑羽半番鸭中表现一种基因型AG,在白羽半番鸭中虽存在AG和GG 2种基因型,但GG频率相当低,只有0.019,差异不显著(P>0.05);半番鸭母本中,该位点在羽色极端且亲缘关系相近的莆田黑鸭和小型白羽半番鸭母本中只呈现单一基因型GG。(2)该位点对品种产生极显著影响。该位点基因型在白番鸭、家鸭内均呈单态分布,其中白番鸭的基因型全为AA,而家鸭的基因型全为GG;该位点在半番鸭群体中呈低度多态,基因型AG占绝对优势(0.982),GG几乎为零(0.018)。经卡方独立性检验,MC1R基因A399G突变位点各基因型分布在家鸭、番鸭、半番鸭各品种中的分布差异极显著(P<0.01),这从本质上有效鉴定和区分家鸭、白番鸭和半番鸭三类鸭群体,并为番鸭保种提供了新的方法。

人MC1R基因在杆状病毒-昆虫细胞表达系统中的表达

目的利用杆状病毒表达系统进行人恶性黑色素瘤A375细胞MC1R基因在Sf9昆虫细胞中的表达。方法以pMD18-T-MC1R为模板,利用PCR方法扩增人MC1R基因,将MC1R基因连接到pfastBac1质粒上,与穿梭载体DH10Bac转座,获得Bacmid-MC1R质粒后,通过脂质体介导,转染Sf9细胞,使其表达重组杆状病毒,经SDS-PAGE检测表达产物,放射受体分析法检测目的蛋白MC1R活性。结果Bacmid-MC1R质粒转染Sf9细胞后的SDS-PAGE图谱,在相对分子质量为35000处有一条新生蛋白带。放射受体分析结果显示表达的蛋白与标记配体特异亲和,具有生物学活性。结论MC1R基因成功在真核细胞中得到表达。

孔雀与鹌鹑MC1R基因片段的鉴定及序列分析

探讨了孔雀、鹌鹑黑素皮质素受体1(melanocortin 1-receptor,MC1R)基因序列与禽类羽色的相关性。根据GenBank上原鸡的MC1R基因序列,利用在线引物设计软件Primer3在编码区设计引物PE。以孔雀和鹌鹑DNA为模板进行PCR扩增及测序,分别获得长度约为350 bp的基因片段。经比对发现,孔雀与原鸡的相似性为95.47%,有16处突变,3处缺失;鹌鹑与原鸡的相似性为97.70%,有8处突变,1处缺失。对其氨基酸序列进行蛋白质二级结构预测,结果显示,孔雀与鹌鹑α螺旋、β折叠、无规则卷曲所占比例分别为59.48%,2.59%,37.93%和58.62%,1.82%,39.66%。表明MC1R基因可能是表达禽类羽色的主效基因。

马MC1R基因多态位点与毛色相关性分析

旨在研究马MC1R基因多态位点与马毛色的关联性,为马的毛色育种提供重要的理论参考依据。本研究采集了10种不同毛色共132匹马的颈静脉血,提取基因组并应用PCR技术克隆MC1R基因编码序列,通过限制性长度多态性(RFLP)分析和测序分析,对马MC1R基因多态性与毛色进行关联分析,并预测了SNPs对其编码蛋白结构的影响。构建和分析了MC1R基因的系统发育树。结果发现,马MC1R基因存在3个多态位点,其中c.G102A为同义突变,c.C248T和c.G250A为错义突变。c.C248T造成MC1R蛋白的第83个氨基酸由极性亲水丝氨酸变为非极性疏水苯丙氨酸,预测突变后该位点氨基酸与第三跨膜区的第127个氨基酸(丝氨酸)之间的氢键消失而改变了MC1R的蛋白构象,该突变导致MC1R基因出现EE、Ee和ee 3种基因型。错义突变c.G250A导致其翻译的氨基酸由天冬氨酸变为天冬酰胺,该位点突变后与邻近氨基酸及跨膜域作用力复杂,推测比只出现c.C248T突变对MC1R蛋白功能的影响要小,该位点突变导致出现基因型ee^a。综合NCBI中的马MC1R基因型数据(共571匹)与其毛色性状进行相关性分析发现,在骝毛马和黑毛马群体中存在EE和Ee两种基因型,青毛马群体中存在EE、Ee、ee和ee^a基因型,栗毛中存在ee和ee^a两种基因型。黑毛和骝毛马的基因型分布差异极显著(P<0.01),呈现Hardy-Weinberg不平衡,等位基因E为优势等位基因;在栗色马中未检测到E等位基因,e为优势等位基因。MC1R基因系统发育树分析显示,EE基因型个体与家马、普氏野马相似性最高。本研究结果显示,马MC1R多态位点产生的不同基因型与马的骝毛、黑毛、栗毛及以这3种毛色为基础毛色的花马毛色存在相关性,骝毛马与黑毛马中不存在基因型ee,栗毛马中则不存在等位基因E。为应用基因型对马的毛色进行定向选择育种奠定了基础。

MC1R基因在略阳鸡不同组织中的表达研究

试验以16周龄略阳鸡群体内的白皮肤鸡和乌皮肤鸡为研究对象,揭示MC1R基因在这两个类群的皮肤及胸肌组织中的表达差异。采用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)技术分别对白皮肤鸡与乌皮肤鸡的皮肤和胸肌组织中MC1R基因的表达量进行分析。结果表明,MC1R基因在两个类群鸡的皮肤和胸肌组织均能表达;MC1R基因两个类群皮肤组织表达差异不显著(P=0.443>0.05);MC1R基因在两个类群胸肌组织中表达差异不显著(P=0.512>0.05);MC1R基因在白皮肤鸡皮肤和胸肌组织中表达差异不显著(P=0.845>0.05);MC1R基因在乌皮肤鸡皮肤和胸肌组织中表达差异显著(P=0.034<0.05)。MC1R基因仅在乌皮肤略阳鸡的皮肤和胸肌组织中的表达量存在差异。揭示出MC1R基因虽是调控色素沉积的主效基因,但其表达会受其它基因的影响和调控。

不同毛色牦牛皮肤组织学观察及MC1R基因功能验证

旨在阐明不同毛色牦牛皮肤组织形态学特点及MC1R调控黑色素合成的可能分子机制。采集大通牦牛(黑褐色)和天祝白牦牛(白色)各6头的背部皮肤组织,用甲苯胺蓝染色法分别对不同毛色牦牛皮肤组织进行染色,观察黑色素和成熟黑色素细胞的含量差异及分布特征,并通过实时荧光定量PCR(qRT-PCR)检测MC1R在不同毛色牦牛皮肤中的表达差异。B16小鼠黑色素瘤细胞中转染shRNA MC1R干扰载体后,应用qRT-PCR和Western blot检测转染效率,分析比较各组中与毛色相关基因(Agouti、MITF、TYR)的表达差异性,利用酶标仪检测不同时间点黑色素产量。结果表明,两种毛色牦牛的表皮和毛囊周围均分布着大量的黑色素细胞,但天祝白牦牛仅在表皮基底层和毛根处检测到少量黑色素,而大通牦牛表皮层和毛囊处产生大量黑色素。与大通牦牛相比,天祝白牦牛皮肤中MC1R表达量极显著降低(P<0.01)。在成功抑制MC1R的B16细胞中,TYR表达量极显著降低(P<0.01),MITF表达量显著降低(P<0.05),而Agouti表达量未发生显著变化(P>0.05);同时黑色素含量减少。综上表明,黑色素大量沉积与MC1R高表达是导致牦牛毛色差异的原因。将shRNA MC1R载体成功转染B16小鼠黑色素瘤细胞后,MC1R的抑制情况与下游调控基因TYR表达一致,进而降低黑色素含量,说明MC1R对黑色素的合成及毛色形成起重要的调控作用。