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。     

水牛、大额牛和牦牛抑制素α亚基编码基因外显子1多态性分析

为了揭示牛科物种INHA基因的遗传特征,该文采用PCR产物直接测序法对水牛、大额牛和牦牛INHA基因外显子1及其侧翼序列进行多态性检测,并结合已发表的包括牛科物种在内的一些哺乳动物数据进行了比较分析。结果表明,在水牛INHA基因外显子1中存在c.73C>A替换,为同义替换,河流型和沼泽型水牛编码产物一致;在大额牛的INHA基因外显子1中发现c.62C>T、c.187G>A替换,分别引起INHA中氨基酸发生p.P21L、p.V63M改变,两者均为相同性质氨基酸的替换;在牦牛中发现c.62C>T、c.129A>G替换,前者也引起编码氨基酸发生p.P21L替换,后者为同义替换。在INHA基因5’侧翼区所测出的序列中,水牛、大额牛和牦牛等物种内均未发现SNP位点,但在种间发现存在c.-6T>G的替换,大额牛、牦牛和普通牛均为c.-6G,而水牛为c.-6T。在INHA基因内含子中,水牛的第31～36位核苷酸处发现有6个碱基的缺失,即c.262+31₂62+36delTCTGAC;该位点在河流型水牛中野生型（+/+）占主体,而在沼泽型水牛中则缺失型（-/-）占主体。在大额牛、牦牛和普通牛等其它牛科物种的内含子中均未发现该缺失,但与水牛相比,大额牛、牦牛和普通牛内含子中发现缺失c.262+78₂62+79delTG。序列比对显示,INHA基因外显子1序列中c.43A和c.67G为水牛中所特有,而c.173A和c.255G为大额牛、牦牛和普通牛所共有,c.24C、c.47G、c.174T和c.206T为山羊所特有。大额牛、牦牛和普通牛间INHA基因外显子1序列差异较小,而山羊和水牛与它们间的差异相对较大。     

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。     

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ZP3基因的克隆及蛋白质结构的预测

本研究对牦牛ZP3基因的编码区进行了克隆,在此基础上对ZP3蛋白的分子结构预测,为研究牦牛受精生物学提供基础。根据GenBank中普通牛的ZP3核苷酸序列设计特异性引物,以牦牛卵巢组织总RNA为模板,通过RT-PCR技术扩增牦牛ZP3基因cDNA序列(GenBank登录号为GQ856646),利用DNAMAN生物软件进行核苷酸和氨基酸序列分析、蛋白质专家系统ExPASy进行ZP3蛋白质分子结构预测。结果表明,扩增出的牦牛ZP3基因编码序列长1 266 bp,编码421个氨基酸。牦牛与牛、猪、狗、人、鼠和鸡ZP3基因核苷酸相应序列的同源性分别为98.42%、96.73%、79.67%、78.71%、69.15%和56.61%,氨基酸同源性分别为98.10%、83.85%、74.24%、70.26%、62.62%和46.12%,符合物种进化规律。预测的ZP3蛋白二级和三级结构显示它是一个具有22个氨基酸信号肽的亲水性β-桶状跨膜蛋白。牦牛ZP3基因编码区的成功克隆,为进一步研究该基因的结构与功能及其在受精过程中的作用提供了基础。     

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.     

恒河猴tPA基因的克隆、测序与真核表达

目的对恒河猴tPA编码区cDNA进行测序和表达.方法采用RT-PCR方法从恒河猴淋巴细胞中扩增tPA基因,将获得的cDNA克隆于T载体,序列确定后再克隆至真核表达载体.结果测序结果表明恒河猴tPAcDNA编码区与人tPAcDNA编码区的核苷酸序列同源性为96%,由此所推导的氨基酸序列的同源性为97.5%.随后将恒河猴tPAcDNA克隆于真核表达载体,转染CHO细胞后成功表达出了有活性的tPA.培养上清检测结果显示其活性约为50?U/ml,略低于人tPA在CHO细胞中表达产物的活性.结论本研究首次报道了恒河猴tPA基因编码区的全长cDNA序列并获得了有活性的恒河猴tPA真核表达产物.将为进一步比较灵长类动物间tPA的生物学特性奠定基础.     

藏酋猴达菲抗原/趋化因子受体基因的克隆与序列分析

利用GenBank公布的恒河猴达菲抗原/趋化因子受体基因(FY)核苷酸序列设计2对特异引物,采用PCR方法克隆藏酋猴Macaca thibetana FY基因,分别得到1.0kb和1.1kb的DNA片段,通过DNA测序和序列拼接获得藏酋猴FY基因1491bp片段,该片段包含2个外显子(21bp和990bp)和1个内含子(480bp)。该基因开放阅读框长1011bp,编码336个氨基酸,该蛋白等电点是5.77,分子量是35.52kDa,分子半衰期30h,不稳定指数是39.84,总平均疏水性是0.689,是疏水性蛋白。拓扑结构预测显示该基因编码氨基酸有15个潜在的功能位点:3个N-糖基化位点,2个酪蛋白激酶Ⅱ磷酸化位点,10个N-肉豆蔻酰化位点。整个蛋白质多肽链含有7个跨膜螺旋区,4个细胞外区和4个细胞内区。同源性比较结果显示,与人、恒河猴、牛、兔、犬、大熊猫6个物种FY基因编码区核苷酸序列间同源性分别为94.7%、99%、75.2%、80.2%、74.5%、71.7%,氨基酸序列间同源性分别为92%、99%、89.8%、78.2%、90%、89.3%。系统进化树结果表明:藏酋猴与恒河猴亲缘关系最近,与人类亲缘关系较近。     

山羊卵泡刺激素α亚基cDNA的分子克隆与序列分析

从新屠宰的雌山羊脑垂体中提取总RNA ,反转录获得cDNA .以此cDNA为模板用PCR法扩增目的片段 ,获得长为 380bp的山羊卵泡刺激素α亚基cDNA片段 .将它克隆至pMD 18 T Verctor.随机挑选 3个阳性重组子进行测序 ,将测序结果与绵羊、牛、猪等多种哺乳动物该基因的核苷酸序列及相应氨基酸序列进行比较 .结果表明 ,山羊卵泡刺激素α亚基基因氨基酸序列与绵羊、水牛的同源性最高 ,达 96 % ,与牛的同源性达 95 % ,与人的同源性较低 ,为 74 % .山羊卵泡刺激素α亚基基因编码区的核苷酸与绵羊的同源性最高 ,达 95 % ,与水牛、牛的同源性达 94 % ,与马和大鼠的同源性较低 ,为 85 % .总体来看 ,在哺乳类动物中FSHα亚基基因同源性还是很高的 .     

牦牛CAPN1基因的克隆与序列分析

CAPN1是影响肌肉嫩度的数量性状位点 (QTL)的候选基因。根据GenBank发表的普通牛CAPN1基因序列设计特异性引物,以天祝白牦牛cDNA为模板,分段进行PCR扩增,克隆,测序。应用生物软件BioEdit对各测序结果进行序列拼接共获得牦牛CAPN1 cDNA 片段2267bp,其中包含一个2151bp的完整的开放阅读框(ORF),以及3’和5’末端非编码区的部分序列(77bp和166bp) 。分析表明：牦牛CAPN1基因编码区全长2151bp,共编码716个氨基酸。与已报道的牛,猪,人小鼠的序列进行比较,核苷酸同源性分别为99.3%,93.9%,90.0% ,85.5% 。预测氨基酸的同源性分别为99.4%,96.1%,94.6%,89.0%,并且对牦牛CAPN1四个结构域分别进行NCBI BLAST发现四个结构域在以上四个物种中都显示出很好的保守性,最为保守的在结构域Ⅳ(>96%)。牦牛与牛产生的 14个核苷酸突变中,有3个产生了氨基酸突变,均发生在结构域Ⅲ。构建分子系统进化树表明：聚类结果与传统分类学相符。