TYRP1基因控制动物色素形成的研究进展

黑色素广泛分布于微生物、植物和动物体内,并具有重要的生理功能。作者综述了黑色素的形成过程并详细分析总结了TYRP1基因特征及其变异对动物肤色的影响,为研究乌骨绵羊和乌骨鸡乌质性状形成的分子基础提供依据。

黑貉TYRP1基因的克隆及生物信息学分析

为探明黑貉酪氨酸酶相关蛋白1(tyrosinase-related protein 1,TYRP1)基因CDS序列并对其进行生物信息学分析,试验采集黑貉背部皮肤组织提取RNA后反转录为cDNA,根据GenBank中犬科TYRP1基因mRNA序列(登录号:NM_001194966.1)设计1对特异性引物,通过RT-PCR扩增TYRP1基因CDS区,将其插入到克隆载体中,对阳性菌落经PCR验证和序列测定后进行生物信息学分析。结果显示,黑貉TYRP1基因CDS序列全长为1 614 bp,编码537个氨基酸,所编码蛋白属于不稳定可溶性的亲水蛋白质。TYRP1基因与狐的遗传距离较近,说明该基因在不同物种及进化过程中具有高度保守性。TYRP1蛋白二级结构中,无规则卷曲所占比例最高,为54.0%;α-螺旋次之,为29.8%。TYRP1蛋白三级结构主要由大量无规则卷曲和α-螺旋构成,与二级结构相一致。TYRP1蛋白具有氧化还原酶活性,参与DNA修复和复制、蛋白质合成和降解,可与TYR、DCT、TP53、TRPC1等多种蛋白相互作用。本试验结果为进一步探索TYRP1基因在哺乳动物毛色遗传机制中的功能提供了理论依据。

中国家驴TYRP1基因第二内含子多态性分析

为了探究TYRP1基因对中国家驴毛色的影响,试验采集410只不同毛色中国家驴的血液样本,采用聚合酶链式反应及单链构象多态性(polymerase chain reaction and single-strand conformation polymorphism, PCR-SSCP)方法检测中国家驴TYRP1基因第二内含子中的单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism, SNP)位点,对不同毛色中国家驴个体进行基因分型,并计算基因型频率和等位基因频率,分析TYRP1基因第二内含子多态性与中国家驴不同毛色之间的关系。结果表明:在中国家驴TYRP1基因第二内含子中检测到1个SNP位点(g.1 702A→G),该位点存在AA、AG、GG三种基因型;乌头、黑三粉、青三粉、灰三粉、白色和白化家驴的优势等位基因均为A。乌头、黑三粉和青三粉均为AA基因型频率最高,GG基因型频率最低;灰三粉为AA基因型频率最高,AG基因型频率最低(0)。在乌头、黑三粉、青三粉、灰三粉家驴中,AA基因型频率为灰三粉最高,然后依次为青三粉、黑三粉和乌头;以黑毛色为主色调的家驴(乌头、黑三粉、青三粉)GG基因型频率低于以灰毛色为主色调的家驴(灰三粉),有白毛混杂的黑三粉和青三粉的GG基因型频率低于纯黑的乌头。样本中的白色家驴和白化家驴各有2头,其基因型均为AA纯合子。说明随着中国家驴黑色被毛比例的增加,TYRP1基因g.1 702A→G位点的AA基因型频率逐渐降低,推测该位点可能与中国家驴毛色性状有关。

水貂TYRP1基因的多态性与毛色性状的相关性分析

为了研究水貂TYRP1基因多态性与毛色性状的相关性,试验首先提取384只水貂的血液基因组DNA,然后对水貂TYRP1基因外显子2,3,4进行PCR扩增并测序,通过序列比对识别单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism,SNP)位点并进行基因分型,统计SNP位点在不同品种水貂群体(红眼白水貂、银蓝水貂、短毛黑水貂和咖啡水貂)中的基因型频率和等位基因频率后进行遗传多样性分析,最后采用卡方(χ^(2))检验对SNP位点基因型与毛色性状进行相关性分析。结果表明:TYRP1基因外显子3,4未识别到SNP位点,而外显子2识别到1个SNP位点(C777G位点),C777G位点在4个品种水貂群体中共存在3种基因型(CC型、CG型和GG型)。红眼白水貂群体的优势基因型为GG型,优势等位基因为G;银蓝水貂、短毛黑水貂和咖啡水貂群体的优势基因型均为CC型,优势等位基因均为C,其中短毛黑水貂群体的基因型全部为CC型,等位基因全部为C。C777G位点在红眼白貂和银蓝水貂群体中极显著偏离哈代-温格平衡状态(P<0.01),在咖啡水貂群体中处于哈代-温格平衡状态(P>0.05)。红眼白、银蓝和咖啡三个品种水貂TYRP1基因C777G位点为轻度多态(PIC<0.25),短毛黑水貂TYRP1基因C777G位点无多态性(PIC=0)。4个品种水貂TYRP1基因C777G位点的纯合度(Ho)在0.6957(咖啡黑水貂)~1.0000(短毛水貂)之间,杂合度(He)在0(短毛黑水貂)~0.3043(咖啡水貂)之间,有效等位基因(Ne)在1.0000(短毛黑水貂)~1.3478(咖啡水貂)之间。C777G位点基因型与红眼白、银蓝和咖啡三个品种水貂毛色性状极显著相关(P<0.01)。说明TYRP1基因C777G位点可作为水貂毛色性状辅助选择的分子标记。

红褐色乌苏里貉TYRP1基因的克隆及表达水平分析

实验旨在探讨红褐色乌苏里貉和野生型乌苏里貉TYRP1基因的核酸序列以及表达水平差异。本实验克隆了红褐色和野生型乌苏里貉TYRP1基因CDS序列,并利用实时定量PCR技术对TYRP1基因在2种毛色貉中的mRNA表达水平进行了分析。结果表明:2种貉TYRP1基因CDS序列全长1 614 bp,包括完整的开放阅读框,共编码537个氨基酸;红褐色乌苏里貉TYRP1基因编码序列与狗、猪、绵羊、小鼠、人、牛、猫、马、虎鲸和黑猩猩核酸序列高度同源,同源性分别为99.07%、90.56%、89.64%、83.22%、88.90%、89.39%、90.87%、88.63%、90.25%和88.65%,与野生型乌苏里貉序列完全相同。利用SPSS软件进行独立样本t检验,结果表明TYRP1基因在2种貉皮肤组织中均可稳定表达,利用F=(1+E)-△△Ct计算可知TYRP1基因在红褐色乌苏里貉中的表达量是野生型乌苏里貉的0.93倍,但差异不显著(P>0.05)。该实验为TYRP1基因的功能分析及红褐色乌苏里貉毛色突变分子遗传机制的探讨提供了一定的理论基础。

畜禽羽色候选基因ASIP和TYRP1的研究进展

羽色是畜禽重要的品种特征之一,是一种易观察的表型性状。畜禽的羽色性状由许多基因控制,其中目前研究较多的主要有黑素皮质素受体1(MC1R)、刺鼠信号蛋白基因(ASIP)、黑素亲和素(MLPH)、溶质载体家族(SLC24A5、SLC45A2)、酪氨酸酶(TYR)家族(TYR、TYRP1、TYRP2)等,各基因间相互作用形成了不同的羽毛颜色。本文简要介绍黑色素的形成机理及研究概况,并对畜禽羽色相关基因ASIP和TYRP1的遗传机制及研究进展进行综述,以便为进一步研究畜禽羽色形成的分子遗传机制提供参考。

水貂TYRP1基因启动子活性和Sp1结合位点

以同源性较高的雪貂TYRP1基因序列（Gen Bank：NW_004569257．1）为模板，通过PCR扩增7个不同长度的启动子缺失片段，定向克隆至pGL3-Basic载体中，利用脂质体转染到A375和293T细胞，通过双荧光素酶检测系统检测活性，利用多个在线软件分别分析启动子区活性及转录因子结合位点，并构建突变体进行活性验证。结果显示：成功构建7个不同长度的启动子缺失片段重组质粒，其中6个片段具有明显的启动子活性。-367／＋70区域为水貂丁豫．P1基因核心启动子区域，-367／-144区域的缺失，启动子活性无明显变化，-144／-37区域的缺失使启动子活性明显下降，表明该区域可能存在正调控元件。通过生物信息学方法预测可能存在Spl转录因子结合位点，构建的Mut-Spl-2突变体活性明显低于野生型pGL3—215，差异极显著（P〈0．01）。结果表明：成功筛选了水貂TYRPl基因核心启动子区域（-367／＋70），确定Spl（-56／-45）结合位点为转录的正调控区域。

动物毛色候选基因TYRP1的研究进展

就TYRP1基因及其编码蛋白的结构和功能、多态性及在不同组织中的差异表达与毛色形成的关系进行了概述,并对今后在TYRP1基因方面的研究进行了展望。

银黑狐TYRP1基因CDS区鉴定及生物信息学分析

为了探明酪氨酸酶相关蛋白1（TYRP1）基因对狐狸毛色的调控机制，本研究利用RT-PCR、染色体步移和核酸测序等技术，获得了银黑狐TYRP1基因完整编码区（coding DNA sequence，CDS），利用ProtParam和PredictProtein等在线软件对该基因进行了生物信息学分析，并利用Lasergene7．1软件包进行银黑狐与其他物种间的同源性分析及系统进化树的构建。结果表明，银黑狐TYRP1基因CDS区共计1614bp，编码537个氨基酸残基，属于不稳定可溶性亲水蛋白质。亚细胞定位主要在内质网和高尔基体中，属于分泌蛋白。在第24和25个氨基酸之间存在1个裂解位点，存在信号肽。其属跨膜蛋白，包括跨膜域、胞外域和胞内域3个部分。二级结构以无规则卷曲为主（59．03％），α-螺旋占22．91％，属卷曲蛋白质。三级结构与二级结构预测结果基本一致，主要是由无规则卷曲和α-螺旋构成。银黑狐与其他10个物种间的相似度为88．6％～99．6％，说明物种之间同源性较高，TYRP1基因编码区在进化过程中保守性较强。系统进化分析提示，银黑狐与赤狐和家犬的遗传亲缘关系最近。银黑狐TYRP1基因编码区的成功获取及分析为进一步探讨其在毛色形成过程中的功能研究提供了较好的理论依据。

北极狐TYRP1基因启动子活性及转录调控区域分析

通过分析调控北极狐毛色基因TYRP1启动子核心区域及转录因子,为探究该基因的表达调控机制提供理论依据,并为狐狸毛皮品质分子育种和彩色毛皮新材料的创制提供思路。通过基因组测序技术获得了北极狐TYRP1基因启动子序列,并利用生物信息学方法对北极狐TYRP1基因核心启动子区域和转录因子结合位点进行预测;以北极狐基因组DNA为模板,PCR扩增北极狐TYRP1基因不同长度的启动子缺失片段克隆至pGL3-Basic载体,将重组质粒瞬时转染到A375和293T细胞,利用双荧光素酶基因检测仪进行活性验证。结果表明,成功构建了9个含有不同长度启动子片段的重组质粒,经双荧光素酶活性检测发现北极狐TYRP1基因-699/+35区域为核心启动子区域,-699/-93区域存在着TYRP1基因正调控元件。生物信息学预测分析发现该区域存在4个转录因子结合位点;利用重叠延伸PCR技术成功构建了4个突变载体,经双荧光素酶活性检测发现4个突变载体活性均显著下降(P<0.05),表明这4个转录因子是北极狐TYRP1基因转录调控的正调控元件。本研究确定了北极狐TYRP1基因启动子核心区域-699/+35,Sp1(-656/-646)、CREB(-598/-589)、Sp1(-539/-530)和Sp1(-163/-154)为北极狐TYRP1基因转录的正调控元件。

酪氨酸相关蛋白酶1基因编码区系统发育分析和正选择位点检测

酪氨酸相关蛋白酶1(tyrosinase-related protein 1,TYRP1)是酪氨酸酶家族成员之一,也是第一个成功克隆的色素基因。为了探究选择压力对TYRP1基因在生物进化过程中的影响。本研究利用NCBI下载不同物种TYRP1基因编码区核苷酸及其蛋白序列,通过Clustal X对TYRP1基因编码蛋白序列进行比对,利用Pal2nal在线工具生成密码子多序列比对,DAMBE软件判断该碱基替代饱和度适合构建系统树后,利用最大似然法和PAML软件分别分析不同物种TYRP1基因的亲缘关系和选择压力。结果表明,TYRP1基因进化与哺乳动物的进化分类最为接近,位点模型检测表明TYRP1基因在适应性进化中主要受负选择的约束,而且在进化过程中曾承受正选择作用,共检测到13个正选择位点。本研究从分子进化的角度分析了TYRP1基因的生物进化模式,为该基因结构和功能的研究提供了新的思路。

新疆巴什拜羊不同毛色与有关基因多态性分析

【目的】以不同毛色(红棕色73只,黑色53只,青灰色40只)新疆巴什拜羊为研究对象,采用PCR-SSCP技术检测ASIP、TYR、TYRP1和TYRP2基因多态性,并分析其与被毛表型的相关性。【方法】采用随机抽样的方法选取出三种毛色的巴什拜羊,用枸橼酸钠抗凝管进行采血。运用软件PIC-CALC和POPGENE 32计算巴什拜羊ASIP、TYR、TYRP1和TYRP2基因的多态信息含量和基因型频率、等位基因频率、纯合度、杂合度、有效等位基因数,并对该位点基因型的分布进行Hardy-Weinberg平衡的卡方检验。将所得数据输入Excel表中进行整理,并用SPSS 19.0软件进行差异性分析。【结果】ASIP基因在不同毛色的巴什拜羊群体中有两种基因型分别为AA型和AB型,等位基因B为红色被毛群体中的优势等位基因;等位基因A为黑色和青灰色两种被毛群体中的优势等位基因。处于Hardy-Weinberg平衡状态(P>0.05),红色被毛多态信息含量处于中度多态,而黑色和青灰色被毛多态信息含量处于低度多态。TYR基因在不同毛色的巴什拜羊群体中有两种基因型分别为AA型、AG型和GG型,等位基因G为3种毛色的优势等位基因TYR基因在巴什拜羊黑色和青色被毛群体中处于Hardy-Weinberg平衡状态(P>0.05),而红色被毛群体中处于不平衡状态(P<0.05)。TYRP1基因存在两种基因型:AA型和GG型,等位基因A为红色和青灰色两种毛色的优势等位基因;等位基因G为黑色被毛群体的优势等位基因。TYRP1基因在巴什拜羊群体中处于Hardy-Weinberg平衡状态。红色被毛多态信息含量处于高度多态,黑色和青灰色被毛多态信息含量处于低度多态。TYRP2基因PCR-SSCP检测结果没有显示多态。【结论】ASIP、TYR、TYRP1和TYRP2基因多态性与巴什拜羊的毛色性状有相关性。

眼皮肤白化病Ⅲ型研究进展

眼皮肤白化病Ⅲ型（OCA3）由酪氨酸酶相关蛋白1基因（TYRP1）突变所致，该基因与酪氨酸酶基因（TYR）结构相似。有研究显示，TYRP1在黑色素的合成过程中发挥重要作用，但具体机制尚未完全明了。较早前已确定了TYRP1基因S166X和1104delA两种病理性突变，最近在巴基斯坦和德国先后发现3种TYRP1基因新突变R373X、R356E、L36X，但它们与OCA3的关系有待进一步确定。以前曾认为OCA3只发生在黑色人种，最近在巴基斯坦和德国发现的这两例极可能是OCA3的病例却为高加索人种，这可能会更新人们对OCA3表型与亚型的认识。

用新一代外显子捕获测序技术诊断眼皮肤白化病Ⅲ型一例

目的对一例疑为眼皮肤白化病的患儿进行临床和遗传学分析。方法对患儿进行临床检查，提取患儿及其父母基因组DNA，采用新一代外显子目标区域捕获测序技术对患儿进行基因突变分析，并对疑似致病性突变进行患儿及其父母的Sanger测序验证及生物信息学预测。结果患儿歪头视物，视力低下，伴有双眼水平冲动型眼球震颤，毛发棕黄色。基因测序显示患儿TYRP1基因存在c．1214C〉A（P．T405N）和c．1333dupG杂合突变，分别遗传自其母亲和父亲。生物信息学预测为致病性突变。结论患儿为Ty尺纠基因复合杂合突变引起的眼皮肤白化病Ⅲ型，TYRP1复合杂合突变致病的病例尚未见报道。