牦牛Myf-5基因的克隆测序及其系统进化研究

本研究对牦牛(九龙牦牛)的生肌决定因子5(Myf-5)基因进行了T-A克隆测序和分析,并与多个物种的相应基因编码区核苷酸序列、氨基酸序列进行了比对分析,构建了物种间的系统进化树.结果 表明:①牦牛的Myf-5基因大小为3313 bp,由3个外显子和2个内含子组成,与普通牛等9个物种比较,在基因大小上有较大的差异,但外显子和内含子的组成一致.②牦牛、大额牛、瘤牛、水牛、普通牛、人、恒河猴、黑猩猩、狗、家鼠、软体贝壳、鸡、斑马鱼等物种间Myf-5基因编码区的核苷酸序列同源性较高,其中,牦牛、大额牛、瘤牛、水牛、普通牛间的同源性最高,达98.4%以上,说明Myf-5基因编码区核苷酸序列在动物物种间具有较高的保守性.③牦牛、大额牛、瘤牛、水牛、普通牛、黑猩猩、恒河猴、人、狗、家鼠、软体贝壳、鸡、斑马鱼等物种间Myf-5基因编码蛋白的氨基酸序列具有较高的同源性,保守性强,这一结果与编码区核苷酸序列的比对结果基本一致.④根据核苷酸序列,用NJ法构建的牦牛、大额牛、瘤牛、水牛、普通牛、人、恒河猴、黑猩猩、狗、家鼠、软体贝壳、鸡、斑马鱼等13个物种的分子系统进化树显示:牦牛、普通牛、瘤牛、水牛和大额牛在较近的亲缘关系下聚为一大类,人、黑猩猩和恒河猴聚为另一大类,然后这两类再和其他物种相聚.这一分类结果与各物种的动物学分类结果和血液蛋白、mtDNA水平上的聚类结果基本一致,支持牦牛、普通牛和瘤牛3个物种间不应该是属间或亚属间关系,而应是同一属下的不同种,将牦牛、普通牛和瘤牛划分在同一个属--牛属(Bos),而将水牛划分在另一个单独的属的观点.同时也显示该基因序列适合用于动物学分类.     

牛科动物HSL基因序列分析及其分子进化研究

在对牛科中4种动物即牦牛、瘤牛、普通牛和水牛HSL基因外显子Ⅰ部分核苷酸序列进行测定的基础上,与Gen-Bank中其他物种相应基因核苷酸序列、氨基酸序列进行了比对分析,并构建了牦牛与其他物种间分子系统进化树。结果表明:牦牛与普通牛、瘤牛、水牛、猪、人、小鼠、大鼠7个物种HSL基因外显子Ⅰ部分核苷酸序列间保守性较高,同源性大小依次为99.8%、99.6%、97.4%、90.6%、88.4%、83.5%、82.3%。相应氨基酸序列间保守性更高,同源性分别为100%、100%、98.2%、94.0%、92.2%、89.8%、89.8%。牦牛与各物种该基因部分核苷酸序列间碱基变异类型主要表现为碱基转换和颠换,无碱基插入和缺失发生,碱基转换的频率高于颠换的频率;在核苷酸水平上的多数碱基替换都是同义替换;序列间单碱基变异位点大多出现在同一位点,多发生在密码子第3位,其次是第1位,最少发生在第2位,符合分子进化的中性学说。HSL基因外显子Ⅰ部分核苷酸序列进行多序列对位排列构建的各物种间分子系统进化树结果表明,普通牛和瘤牛首先聚为一类,再分别与牦牛、水牛、猪、人聚类,最后与大鼠、小鼠聚为一类。该聚类结果与动物学上的分类结果一致,表明HSL基因外显子Ⅰ部分核苷酸序列适合于构建物种间分子系统进化树。研究表明,牦牛、普通牛和瘤牛3个物种间的遗传距离大小相近,牦牛和水牛间的遗传距离与普通牛、瘤牛和水牛间的遗传距离大小相当。牦牛、普通牛和瘤牛3个物种间的遗传距离远小于它们各自与水牛这一物种的遗传距离,它们三者之间的亲缘关系也相对于它们各自与水牛间的亲缘关系都较近,故将牦牛、普通牛和瘤牛划分在同一个属——牛属(Bos)更为合理。     

雷琼牛GH基因第五外显子遗传多样性及其分化

对16头雷琼牛GH基因第5外显子序列进行分析,发现了1个变异位点,定义了2种单倍型。引用巴州牦牛2个个体GH基因同源区序列并结合GenBank中牛属普通牛、其它瘤牛和牦牛3个种群与水牛1个远缘种GH基因同源区序列,分别采用邻接（NJ）法和最大简约（MP）法构建分子系统发育树,得到基本一致的拓扑结构,结果显示GH基因的分化早于雷琼牛（瘤牛）、其它瘤牛、普通牛、牦牛和水牛的分化,瘤牛物种内存在多型,同时证实了GH基因第5外显子区有着较高的突变率。     

牦牛HSFY基因的克隆及其结构分析

Y染色体上的热休克转录因子(HSFY)是精子发生障碍的候选基因之一。通过克隆牦牛HSFY基因,并与普通牛Y染色体上的84条HSFY序列比对。结果表明:牦牛HSFY基因由2个外显子和1个内含子组成,与普通牛基因组中的相应序列的一致性高达99.54%。牦牛、普通牛的该基因具有4处插入/缺失,且序列与其相邻序列极为相似。在1 012-1 020 bp(Ⅰ)处有AAAGAAGA/TG等9个核苷酸缺失,位于内含子内;在1 071-1 073 bp(Ⅱ)、1 249-1 251 bp(Ⅲ)处分别有AAG、CCA/C等3个核苷酸缺失,位于第二外显子内,分别导致赖氨酸和组氨酸的缺失;在1 708-1 710 bp(Ⅳ)处有CAA 3个核苷酸缺失,位于3’末端非编码区。在普通牛的84条HSFY基因序列中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ插入/缺失分别有29、3、2、1次。未发现Ⅱ、Ⅲ同时缺失的拷贝,但Ⅱ、Ⅲ缺失均伴有Ⅰ缺失,且导致了蛋白三维结构的变化。牦牛HSFY是在睾丸中表达的多拷贝基因,经密码子偏好性分析,该基因编码的蛋白质偏好使用以A或T结尾的密码子。     

以Cytb基因部分序列分析大额牛系统地位及其种群现状

对12头大额牛Cytb基因部分序列447bp进行分析,共发现33个变异位点,定义了4种单倍型;结合GenBank中牛属普通牛、瘤牛、牦牛和印度褐牛4个近缘种的Cytb基因同源区序列进行分析,以水牛作为外群,分别采用邻接(NJ)法和最大简约(MP)法构建分子系统发育树,得到基本一致的拓扑结构,结果表明大额牛是独立于普通牛、瘤牛和印度褐牛之外的Bos属的一个独立的种。同时还指出目前我国有相当比例的大额牛受到外来物种的入侵,我国的大额牛保护工作正面临非常严峻的考验。     

牦牛KAP6-1和KAP6-4基因序列变异分析

角蛋白关联蛋白(keratin-associated proteins,KAPs)是毛纤维的主要结构成分。以甘南牦牛、青海牦牛、天祝白牦牛和野血牦牛为研究对象,应用PCR-SSCP方法检测KAP6-1和KAP6-4基因外显子序列多态性。结果表明4个牦牛群体的KAP6-1基因外显子区存在c.42TC、c.135CT的同义突变及c.173GC、c.175GT的非同义突变,导致p.Cys58Ser和p.Gly59Cys的氨基酸残基改变;另外检测到1处45 bp的插入/缺失突变导致16个氨基酸残基的插入/缺失;甘南牦牛PIC值0.222 3为低度多态,其他3个牦牛群体PIC值0.393 4~0.4672为中度多态。牦牛KAP6-4基因外显子区检测到c.51CT、c.54CA、c.78TC、c.96TC和c.135TC的同义突变,以及c.118AG的非同义突变,导致编码的氨基酸残基p.Ser40Gly的改变;4类群牦牛PIC值为0.2658~0.387 2为中度多态。聚类分析表明牦牛KAP6-1基因外显子区碱基序列与普通牛、绵羊和山羊的同源性最高,其亲缘关系和系统进化远近一致。     

中国人罕见的cisAB变异型分子机制分析

为研究中国人群ABO血型系统中罕见的cisAB变异型的分子遗传背景, 用血型血清学方法鉴定12例ABO血型疑难样本和116例随机无血缘关系样本, 应用聚合酶链反应和DNA序列分析等方法对样本ABO基因酶活性编码区外显子6、7和侧翼内含子进行突变筛选和检测, 并对不同基因型的扩增片段进行单倍体序列分析。血清学检测发现12个样本均为(A强B弱)或(A弱B强), PCR产物直接序列分析表明这些样本均为cisAB变异型, 并存在4种基因型。通过单倍体序列分析, 从中发现2种cisAB等位基因, 其中cisAB01不仅存在外显子7的467C>T和803G>C变异, 还在第6内含子存在未经报道的163T>C和179C>T变异; 另一种等位基因是在B101基础上保留了A101的803G位点, 编码一条176G、235S、266M和268G组合的多肽链。经检索, 未发现该组合的ABO等位基因, 该等位基因已被国际血型抗原基因突变数据库命名为cisAB05等位基因。文章系统研究了中国人群cisAB变异型分子机制, 发现了一种新的cisAB05等位基因, 同时根据内含子序列推测cisAB01等位基因可能是通过A101和B101等位基因间的同源交换而形成的。     

牦牛与其他物种ZFX/ZFY基因片段间的进化关系

利用PCR扩增、克隆和序列分析法对牦牛ZFX/ZFY基因第11外显子部分片段进行了研究,并同来自于NCBI GenBank中人、猩猩、普通牛等9个物种的ZFX/ZFY基因核苷酸及其氨基酸序列进行了进化分析.结果表明,牦牛ZFX、ZFY基因间核苷酸序列同源性为94.1%,显示同一物种同源基因ZFX/ZFY间存在变异;比较的10个物种间ZFX基因核苷酸序列同源性为87.7%、ZFY基因为81.7%,相应ZFX、ZFY氨基酸同源性分别为96.6%、91.0%,ZFY基因的变异性大于ZFX基因,显示X染色体与Y染色体可能是独立进化.     

牦牛和普通牛CAPN4基因内含子6多态性分析

本研究采用PCR-SSCP技术和DNA测序法对大通牦牛、天祝白牦牛、甘南牦牛、普通牛4个群体CAPN4基因第6内含子的SNP多态性进行检测,并研究该基因在牦牛和普通牛群体中的遗传特征。试验所得表明:牦牛和普通牛CAPN4基因第6内含子表现出丰富的遗传多样性。CAPN4基因第6内含子检测到5种等位基因A-E,其中等位基因D和E仅存在于普通牛群体中。除天祝白牦牛外,等位基因B频率在其他3个牛群体中均在43%以上为优势等位基因。普通牛PIC0.25为低度多态外,3个牦牛群体PIC0.5为高度多态。     

异源四倍体鲫鲤及其原始父母本细胞周期蛋白B基因克隆与分子遗传分析

细胞周期蛋白(cyclin)B是真核细胞周期运转中调控G2期至M期转化的关键因子.本实验根据斑马鱼细胞周期蛋白 B1基因的剪切方式,设计3对特异于金鱼和银鲫细胞周期蛋白B基因外显子区兼并引物,首次扩增出异源四倍体鲫鲤及其原始亲本红鲫和鲤鱼细胞周期蛋白B基因2条大小分别约为2.4 kb和2.1 kb的片段.测序及比对分析表明：这3种鱼的细胞周期蛋白B基因2个片段均包含8个外显子和7个内含子.内含子剪切位点符合GT/AG规则,推测细胞周期蛋白B基因2个片段可能是细胞周期蛋白B基因的2种存在形式.异源四倍体鲫鲤与其原始父母本细胞周期蛋白B基因片段序列的比较结果表明：无论是外显子区还是内含子区,异源四倍体鲫鲤与其原始亲本都具有较高的遗传相似性,在1 025 bp的外显子序列中相同的碱基位点数达963个,为异源四倍体鲫鲤来源于红鲫和鲤鱼提供了分子证据;同时,异源四倍体鲫鲤与其原始亲本差异碱基位点的存在又表明这一独特的多倍体物种与其原始亲本存在着进化上的变异.此外,还分别以细胞周期蛋白B基因外显子和内含子序列构建了包括异源四倍体鲫鲤及其原始父母本在内的系统进化树.结果初步表明：对于亲缘关系较近的物种,用外显子和内含子序列构建的系统进化树与传统的物种进化树一致;而对于亲缘关系较远的物种,用内含子序列构建的进化树与传统的物种进化顺序存在较大差异.     

国内信息

中国牦牛生长激素基因测序与多态性的研究成果西南民族学院生命科学技术学院研究人员欧江、钟金城和赵益新等研究了中国牦牛生长激素基因的这一课题。他们采用了PCR产物直接测序法 ,获得了牦牛生长激素基因 (GH基因 ) 891bp序列。他们用Gen Bank中的Blastn软件进行序列比较分析 ,结果表明 ,牦牛GH基因与普通牛GH基因的同源性为 98% ,它与水牛、山羊、绵羊的同源性分别为 96 %、94 %、93% ;用 5种反刍家畜NJ法构建的分子系统树显示出牦牛的亲缘关系与普通牛的关系最近 ,其次与水牛的也近 ,但与山羊、绵羊的亲缘关系较远 ,说明中国牦牛…     

男性性腺功能减退症的致病基因分析

[目的]通过全外显子组测序(WES)技术筛选男性性腺功能减退症的致病基因,并对基因突变位点进行生物信息学分析。[方法]收集5例男性性腺功能减退症患者临床及遗传学检测资料。采用WES技术筛选相关致病基因,并通过PCR扩增、Sanger测序以及生物信息学分析等验证突变位点。[结果]先证者1为PROKR2基因c.533G>C(p.W178S)纯合突变,家系验证结果发现其父母均为PROKR2基因c.533G>C(p.W178S)杂合突变携带者,符合常染色体隐性遗传。先证者2为ZFPM2基因c.1498C>G(p.Q500E)杂合突变,生物信息学分析发现,该突变位点编码的氨基酸在不同物种中高度保守,并在人类外显子数据库、参考人群千人基因组1000G、SNP数据库及人群基因组突变频率数据库中未发现该突变位点,该突变经SIFT、Polyphen2和Mutation Taster软件预测结果均为有害。[结论]PROKR2基因c.533G>C(p.W178S)和ZFPM2基因c.1498C>G(p.Q500E)突变可能是男性性腺功能减退症的致病原因。     

高山美利奴羊INHA基因多态性生物信息学分析及与产羔数关联分析

本研究旨在研究高山美利奴羊INHA基因外显子多态性及其与产羔数的相关性。本实验通过比对高山美利奴羊全基因组测序结果中不同个体INHA外显子,分析高山美利奴羊INHA基因的单核苷酸多态性,应用生物信息学软件分析高山美利奴羊INHA基因突变前后不同等位基因的m RNA二级结构、蛋白质的二级结构及三级结构。通过上述分析,将引起高山美利奴羊INHA编码氨基酸变化的位点作为该基因的特异性候选位点,通过直接测序法分析高山美利奴羊特异性候选位点INHA基因多态性,并分析其与产羔数的相关性。结果发现,高山美利奴羊INHA基因外显子区域存在3个SNPs,分别为T206A (Met→Lys)、T387A(Thr→Thr)、G900A (Pro→Pro);INHA基因3个SNPS都改变了RNA的最小自由能以及二级结构,错义突变T206A (Met→Lys)引起蛋白质二级结构和三级结构的改变;高山美利奴羊INHA基因T206A突变表现出3种基因型分别命名为TT、TA、AA,基因型与产羔数关联分析发现TT、TA基因型个体的产羔数极显著高于TT基因型个体(p<0.01)。本研究初步表明INHA基因是影响高山美利奴羊产羔数的一个主效基因。     

汉族马凡综合征(MFS)患者FBN1基因两种新发突变分析

为调查马凡综合征(Marfan syndrome, MFS)患者的原纤维蛋白-1(Fibrillin-1, FBN1)基因突变情况, 应用聚合酶链反应(PCR)和变性高效液相色谱法(Denaturing high-performance liquid chromatography, DHPLC)对MFS患者的FBN1基因进行突变筛查, 对DHPLC初筛异常的DNA片段进行测序分析。结果在两个MFS家系中发现FBN1基因两种新的突变: 一种为复合突变包含第55号外显子的缺失突变c.6862_6871delGGCTGTGTAG (p.Gly2288MetfsX109)、同义突变c.6861A>G和内含子的突变c.[6871+1_6871+11delGTAAGAGGATC; 6871+34dupCATCAGAAGTGACAGTGGACA]; 另一种为第20号外显子的错义突变c.2462G>A(p.Cys821Tyr)。研究表明, FBN1基因的缺失突变c.[6862_6871delGGCTGTGTAG; 6871+1_6871+11delGTAAGAGGATC] (p.Gly2288MetfsX109)和错义突变c.2462G>A(p.Cys821Tyr)可能分别是这两个家系患者的致病原因。     

黑白花牛INHA基因多态性与超数排卵性状关系

为了研究黑白花牛抑制素α基因(INHA)的遗传多样性和超数排卵效果的关联分析,找到一种能够作为黑白花牛超数排卵预测的候选基因,本试验以50头黑白花牛为实验材料,对其进行了超排处理并且采集了黑白花牛的血液样本提取基因组。采用PCR-SSCP技术,在INHA基因的第一外显子和第二外显子各设计了一对引物进行基因型检测,然后与超排性状进行关联分析。结果表明:黑白花牛INHA基因的177 bp处(+1为转录起始位点)存在一个A>G突变的多态性位点,AA和AG基因型的频率分别为0.62和0.38。与超排性状关联分析,结果显示AG基因型黑白花牛的排卵数和鲜胚数均显著多于AA基因型(p<0.05),这说明黑白花牛个体的超排性状可能与其本身的INHA基因的遗传特性有关。     

榕江香猪生长激素基因的鉴定及功能分析

生长激素是调节动物生长的主要激素.本研究应用聚合酶链式反应技术从榕江香猪的基因组文库中分离出1.903kb生长激素基因.克隆的生长激素基因由五个外显子和四个内含子组成.榕江香猪生长激素基因的碱基序列与已知四个国外猪种和9个中国地方猪种之间的同源性为97%～99%,其间的差异主要集中在内含子2和4.通过限制性内切酶（DdeI,NarI,BsmNI）分析,鉴定出榕江香猪生长激素基因的五个多态性位点,分别位于5＇-侧翼区274（T/C）位点,外显子2的622（G/A）和631（G/A）位点,内含子2中的841（T/C）以及外显子4中的1 358（A/G）位点.同时,1 358（A/G）位的碱基改变导致榕江香猪生长激素成熟肽第108位异亮氨酸替换,三维结构分析表明,异亮氨酸的存在可能导致生长激素与受体间亲合力降低.     

云南元江普通野生稻群体Wx基因（CT）n重复序列和第一内含子G/T位碱基分析

对云南元江普通野生稻(O.rufipogon)90个个体Wx基因区段内的重复序列（CT）n和第一内含子供体+1位碱基G/T分别进行了比较分析。结果表明云南元江普通野生稻三个居群中的90个单株在重复序列（CT）n和G/T位点纯合一致,没有多态性;其G/T位点碱基均为G;其重复序列（CT）n基因型与云南地方籼稻品种优势基因型相似但又有所区别。本研究结果为云南元江普通野生稻Wx基因利用和在稻种进化上的地位提供了信息。     

HLA-B*2736等位基因的序列分析

使用FLOW-SSO、PCR-SSP以及测序等分型技术, 发现一个与HLA-B*270401基因相关的未知基因。设计基因特异性引物单独扩增B*27基因的外显子2-5, 包括内含子2-4, 并进行双向测序, 分析与B*270401基因序列的差异。该基因的扩增产物为1 815 bp。与B*270401相比在外显子3和4共有10个碱基的改变, 从而使相应氨基酸发生错义或同义突变。碱基634 A→C (密码子130丝氨酸→精氨酸); 670 A→T (密码子142苏氨酸→丝氨酸); 683 G→T (密码子146色氨酸→亮氨酸); 698 A→T (密码子151谷氨酸→缬氨酸); 774 G→C (密码子176谷氨酸→天冬氨酸); 776 C→A (密码子177苏氨酸→赖氨酸); 781 C→G (密码子179谷氨酰胺→谷氨酸); 789 G→T (密码子181丙氨酸同义突变); 1 438 C→T (密码子206甘氨酸同义突变); 1 449 G→C (密码子210甘氨酸→丙氨酸)。在IMGT/HLA数据库中B*27组只有3个基因（B*270502 / 2706 / 2732）提交了内含子序列。该未知基因的内含子2序列与B*2706相同, 显示了与B*27组基因的同源性, 但其同源性在内含子3、4均未得到支持, 与B*27组基因相比, 内含子3的第106个碱基C→G, 碱基168缺失, 碱基179 G→A, 碱基536 G→A; 内含子4中碱基82 T→C。但其内含子3、4序列却与B*070201完全相同。该基因序列已提交GenBank, 编号为被DQ915176, 被WHO确认为HLA-B*2736等位基因。     

东亚钳蝎毒素BmKT四个同源基因的克隆及基因组织分析

BmKT是从本室构建的cDNA文库中筛选到的1个α钠通道毒素,根据其全长cDNA序列设计引物,采用PCR法以蝎总基因组DNA为模板,获得4个BmKT的同源基因,分别命名为BmKT′和BmKTa、BmKTb、BmKTb′.序列分析表明：BmKT′和BmKTa基因含有大小分别为509 bp和506 bp的内含子,位于信号肽编码区内,插入信号肽-4位残基Gly密码子的第一个碱基G之后;而BmKTb和BmKTb′ 的内含子大小均为418 bp．这4个BmKT的同源基因内含子符合GT/AG拼接规律,其中BmKT′和BmKTa的内含子A+T含量分别为61.7%和61.9%,低于目前已报导的大多数蝎毒素基因A+T含量,大大低于它们第一外显子A+T含量（71.7%）,略高于第二外显子A+T含量（55.5%）;而BmKTb,BmKTb′的内含子A+T含量分别为75.8%和76.1%,与目前已报导的大多数蝎毒素基因A+T含量相似．BmKT′基因的外显子与BmKT基因cDNA所对应氨基酸序列仅在信号肽中-7位有一个氨基残基的差异（BmKT: Leu→BmKTa: Val）;而BmKTa基因外显子所推断的氨基酸序列与BmKT前体比较,则在成熟肽的+54位发生了突变（BmKT: Lys→BmKTa: Asn）,是与BmKT同源的一个新基因．BmKTb基因和BmKTb′基因所编码的前体肽与BmKT基因对应的前体肽同源性约为65%,显然BmKTb和BmKTb′是不同于BmKT的2个新基因（GenBank登录号: BmKT′, AY786186; BmKTa, AY676142; BmKTb, AY676140; BmKTb′, AY676141）     

云南元江普通野生稻群体Wx基因(CT)_n重复序列和第1内含子G/T位碱基分析

对云南元江普通野生稻90个个体Wx基因区段内的重复序列(CT)n和第1内含子供体+1位碱基G/T分别进行了比较分析。结果表明云南元江普通野生稻3个居群中的90个单株在重复序列(CT)n和G/T位点纯合一致,没有多态性;其G/T位点碱基均为G;其重复序列(CT)n基因型与云南地方籼稻品种优势基因型相似但又有所区别。本研究结果为云南元江普通野生稻Wx基因利用和在稻种进化上的地位提供了信息。