奥利亚罗非鱼DMRT1和DMRT4抗体制备及组织表达谱分析

DMRT1和DMRT4是DMRT基因家族的成员,该家族成员与果蝇的性别决定基因和线虫性别决定基因一样,所编码的蛋白质都包含一个具有DNA结合能力的保守基序,即DM结构域,并以锌指结构与特异DNA序列相结合,在性别决定和分化发育中起调控作用。采用RT-PCR方法分别从奥利亚罗非鱼卵巢和精巢中扩增克隆出DMRT1和DMRT4全长cDNA片段,构建表达载体,在大肠杆菌中表达了BMP-DMRT4和BMP-DMRT1蛋白。经Xa切割、Amylose-sepharose柱层析纯化后作为抗原免疫新西兰白兔制备了DMRT1和DMRT4多克隆抗体,并进行纯化。对纯化多抗进行Western blot分析,结果表明获得了高特异性的DMRT1和DMRT4抗体。为了观察DMRT1和DMRT4在组织中的表达谱,首先,我们通过实时荧光定量RT-PCR检测雌雄奥利亚罗非鱼多种组织mRNA的表达,仅在卵巢和脑中检测到DMRT4,在精巢中检测到DMRT1;其次,制备了多种组织匀浆蛋白,使用纯化的抗体进行Western blot分析,仅分别在卵巢和精巢中检测到DMRT4和DMRT1蛋白的表达;制备多种奥利亚罗非鱼组织切片,使用纯化的DMRT4和DMRT1多抗进行免疫组织化学分析,发现DMRT4仅在卵巢表达,而DMRT1仅在精巢表达。这些结果有助于阐明DMRT4和DMRT1的功能及在鱼类性别调控中的作用。     

罗非鱼胰蛋白酶ⅠmRNA克隆与分析

应用3′/5-′RACE方法对尼罗罗非鱼(Oreochromis niloticus)和奥利亚(Oreochromis aureus)罗非鱼胰蛋白酶ⅠmR-NA进行了克隆和测序,序列分析表明,尼罗罗非鱼和奥利亚罗非鱼胰蛋白酶ⅠmRNA序列全长分别为863bp和858bp,序列中均含有738个核苷酸组成的开放阅读框,编码长度为245个氨基酸残基的胰蛋白酶Ⅰ。胰蛋白酶Ⅰ氨基末端均存在信号肽和激活肽序列,序列中均具有与催化活性必须的高度保守的催化三联体氨基酸残基(His、Asp、Ser)和构成二硫键的12个半胱氨酸残基,以及决定底物特异性的保守性氨基酸残基即天冬氨酸残基和S1结合袋。南极鱼(Patanotothenia magellanica)、大西洋鲑(Salmo salar)、日本鲽(Paralichthys olivaceus)、大西洋鳕(Gadusmorhua)、牛和人类胰蛋白酶mRNA序列以及氨基酸序列与奥利亚罗非鱼相比较同源性分别为58.3%—72.5%和63.3%—76.1%,与尼罗罗非鱼相比较同源性分别为59.1%—73.1%和63.6%—75.6%。奥利亚罗非鱼和尼罗罗非鱼胰蛋白酶mRNA序列以及氨基酸序列同源性分别为96.2%和99.2%。       

奥利亚罗非鱼Piwi基因的克隆与生物信息学分析

Piwi基因是影响鱼类生殖细胞发育的重要因子。通过设计特异引物,以奥利亚罗非鱼的精巢RNA为模板,通过PCR扩增和克隆测序,获得了两种基因序列,分别长2 571 bp和3 204 bp。通过生物信息学分析,表明这两个片段与尼罗罗非鱼的Piwil-1和Piwil-2相似性都达到99%。通过翻译,Piwil-1和Piwil-2的蛋白序列具有典型的PAZ和Piwi结构域。因此,这两个基因为奥利亚罗非鱼的Piwil-1和Piwil-2基因。另外,生物信息学分析也表明Piwil-1和Piwil-2在一级结构和二级结构上十分相似,说明在奥利亚罗非鱼基因组中这两个基因分化时间则较短。本研究为后续研究鱼类生殖机理和罗非鱼进化研究奠定了基础。     

奥利亚罗非鱼EF-1α基因的克隆与结构分析

真核生物延伸生长因子基因(EF-1α)在蛋白质翻译过程中起着重要的作用,其序列具有高度的保守性,是一种管家基因.本文通过 RT-PCR 克隆出奥利亚罗非鱼(Oreochromis aureus)EF-1α的部分cDNA序列,其长度为425 bp,翻译成141个氨基酸,计算的蛋白质分子量为15.1 ku.同源性分析显示,奥利亚罗非鱼EF-1α氨基酸序列与尼罗罗非鱼(O.niloticus)的相似性最高,为100%;与青鳉(Oryzias latipes)、欧洲鲈(Dicentrarchus labrax)、斑马鱼(Danio rerio)、鲑鱼(Salmo trutta)的相似性分别为92%、91%、85%、82%;与小鼠(Mus musculus)、大鼠(Rattus norvegicus)、人(Homo sapiens)、鸡(Gallus gallus)的相似性均为85%.同时克隆出奥利亚罗非鱼EF-1α相应的DNA序列,共506 bp.cDNA与DNA的序列比对显示克隆出的奥利亚罗非鱼EF-1α含有1个内含子,这为将来设计EF-1α荧光定量引物以及测定其在不同组织中的表达量变化打下基础.     

奥利亚罗非鱼髓样分化因子(MyD88)的克隆及其在组织中的表达

髓样分化因子（myeloid differentiation factor 88,MyD88）是TLR（toll-like receptor）信号通路的关键接头蛋白,在先天性免疫中具有重要作用。通过RACE-RCR技术克隆了奥利亚罗非鱼（Oreochromis aureus）MyD88基因cDNA全长序列（GenBank登录号：JN032017）。序列分析表明,奥利亚罗非鱼MyD88 基因全长为1 611 bp,其中包括155 bp的5’非编码区,589 bp的3’非编码区和867 bp的编码区,编码288个氨基酸残基。MyD88蛋白N端具有死亡结构域,C端具有TIR结构域。同源性分析表明,奥利亚罗非鱼MyD88氨基酸序列与鳜鱼（Siniperca chuats）相似性最高,为85.8%,与其他鱼类相似性为70%~82%,与哺乳动物相似性为63%~66%;系统进化树分析表明,奥利亚罗非鱼MyD88与同属鲈形目的鳜鱼、大黄鱼（Larimichthys crocea）聚在一起。采用实时定量PCR方法检测MyD88在奥利亚罗非鱼各组织中的表达情况。结果显示,MyD88在所有被测组织中都有表达,其中表达量最高的是卵巢,其次在小肠、脾、肝、肾、鳃和血液中有较高的表达量,肌肉、精巢组织中表达量最低。本研究可为进一步探讨MyD88在奥利亚罗非鱼TLR信号通路中的作用奠定一定的基础。     

奥利亚罗非鱼DMO蛋白结构和功能预测的研究

目的:对奥利亚罗非鱼DNO蛋白的结构和功能进行预测研究.方法:利用生物信息学的方法对DMO基因推导的氨基酸序列进行结构特征和功能域预测分析,探讨了DMO的信号肽、亲/疏水性、跨膜拓扑结构、卷曲螺旋结构、基序、功能域及高级结构.结果:DMO在第1～17,39～113,153～301.372～410区段为高亲水性区域,属亲水性基团,具有两个螺旋卷曲区域,97～112,155～168氨基酸区域,没有信号肽,含有两个跨膜结构域,发生跨膜运动;DMO包含两个保守的DM-domain和DNA锌指结构等功能结构域;DNO含有1个亮氨酸拉链结构(21～42),7个蛋白激酶C磷酸化位点(49～51,184～186,191～193,235～237,270～272,294～296,333～335),5个酪蛋白激酶Ⅱ磷酸化位点(189～192,225～228,227～230,231～234,233～236).1个cAMP-andcGMP-依赖蛋白激酶磷酸化位点(296～299)10个肉豆蔻酰化位点(59～64,121～126,125～130,129～134,135～140,301～306,304～309,307～312,310～315,350～355);DMO蛋白含有27.38%的α-螺旋,8.8%的β-转角和53.79%的无规卷曲;DMO的高级结构中含有两个α-螺旋区域.结论:DMO蛋白与性别调控有关,并在细胞信号传导中发挥作用,且其生物活性可能接受信号途径中多种信号的调控,这为进一步研究奥利亚罗非鱼DMO基因编码蛋白的功能,明确DMO基因与性别调控的关系奠定了基础.     

平胸龟Sox基因的克隆和序列分析

本文采用ＰＣＲ技术扩增和克隆了平胸龟的Ｓｏｘ基因,并通过银染测序进行了序列分析。结果显示,平胸龟雌雄个体均能扩增出相同长度的片段,其ＤＮＡ序列与人ＳＲＹ基因的ＨＭＧ－ｂｏｘ同源性达７２．７％,推测的氨基酸序列与ＳＲＹ基因的ＨＭＧ－ｂｏｘ序列同源性为４６．５％,充分显示出Ｓｏｘ基因在系统进化上的保守性。本文为Ｓｏｘ基因的起源和进化研究提供了资料。     

黑斑蛙3个Sox基因HMG-box区的序列分析

参照人SRY基因HMG-box保守区的序列,设计一对兼并引物,扩增了黑斑蛙Sox基因并对扩增产物进行了克隆及测序.结果在雌雄个体中共筛选出三个不同的Sox基因,rnSox3,rnSox21,rnSox4其序列与人相应SOX基因的相似性分别为86%、82%、83%,与人类相应SOX基因编码氨基酸的一致性分别为94%、93%、78%.本研究为探索黑斑蛙的性别决定机制提供了分子资料.     

奥利亚罗非鱼与尼罗罗非鱼rDNA内转录间隔区序列特征

核糖体DNA内转录间隔区(internal transcribed spacers,ITS)是经常被用作种和种群水平系统研究的分子序列.本文分离了奥利亚罗非鱼(Oreochromis aureus)、尼罗罗非鱼(O.niloticus)内转录间隔区,包括部分185序列,ITS1、5.8S、ITS2全序列及部分28S序列.4尾奥利亚罗非鱼的10个克隆序列分析表明,其存在长度不同的a、b两种类型ITS1.a型长为536 bp,GC含量为69.96%;b型长为520 bp,GC含量为69.04%～69.42%.4尾尼罗罗非鱼的10个克隆序列分析表明,其只存在a型ITS1,长为536～540 bp,GC含量为69.42%～70.19%.与b型ITS1相比,a型ITS1在16～31 nt有16 bp片段(GGCCCGCCTCGGCGC)的插入.奥利亚罗非鱼和尼罗罗非鱼共20条ITS序列中,5.8S长度均为157 bp,GC含量为56.69%～57.96%;ITS2为408 bp,GC含量为72.79%～74.26%.奥利亚罗非鱼和尼罗罗非鱼ITS区序列相似性高达98.2%,表明这两种罗非鱼亲缘关系很近.此外,本文对14尾奥利亚罗非鱼、15尾尼罗罗非鱼以及15尾奥尼罗非鱼[O.aureus(♂)×O.niloticus(♀)]ITS1的扩增结果显示,奥利亚罗非鱼均有a、b两种类型ITS1;15尾尼罗罗非鱼中1尾为a、b两类型ITS1,14尾为a型ITS1;15尾奥尼罗非鱼中则有6尾具有a、b两类型ITS1,9尾为单一的a型ITS1.分析表明,奥利亚罗非鱼在ITS1这个位点一致性高,但尼罗罗非鱼中有1尾混杂了奥利亚罗非鱼的基因,同时也说明分子生物学手段应用于种质鉴定比形态学手段更为精确.     

真骨鱼类DMRT基因家族的连锁结构及其系统发生

利用已经报道的多个物种基因组序列资源,我们通过比较真骨鱼类（Teleost fish）共有的DMRT1-5基因所在染色体位置的基因组结构特征,从基因组水平证明了真骨鱼类和四足动物的相应DMRT基因的直系同源关系,揭示了DMRT4和DMRT5是因为真骨鱼类和四足动物的共同祖先发生了染色体重复事件而由同一基因分歧演变形成的。同时通过基因连锁分析,探测到包括SNF2和elavL家族基因在内的多个可能与DMRT基因功能密切相关的基因,为进一步研究DMRT基因和它们之间可能存在的调控机制提供了新的线索。     

罗非鱼颗粒蛋白前体cDNA序列与表达分析

颗粒蛋白前体(Progranulin,PGRN)在先天免疫反应调控及个体生长发育过程中均有重要作用。通过对罗非鱼外周血白细胞全长cDNA文库筛选得到的序列进行生物信息学分析,获得罗非鱼Pgrn全长cDNA序列(GenBank登录号为GQ241348)。该cDNA克隆总长843bp,包含一个完整的开放阅读框,编码206个氨基酸,其中推定信号肽20个氨基酸,两个GRN重复单位均56个氨基酸。研究采用实时定量PCR(Real-time RT-PCR)方法对感染海豚链球菌后奥尼罗非鱼、尼罗罗非鱼、奥利亚罗非鱼和吉富罗非鱼4种组织(脑、肝脏、脾脏和头肾)Pgrn mRNA表达情况进行分析。结果显示,Pgrn mRNA在攻毒后4种罗非鱼4种组织中表达均有上调趋势,并且在脾中的表达量最高,提示PGRN在鱼类先天免疫反应调控中起重要作用。另外,奥尼罗非鱼在感染海豚链球菌后6h的脑和肝脏、6h和12h的脾脏和头肾中Pgrn mRNA表达均下调,然后表达升高,这种表达变化在其他三种鱼中不明显,这也许是奥尼罗非鱼抗病力较强的一个原因。研究为从分子水平探讨PGRN在罗非鱼先天免疫反应中的作用机制提供了数据,也为罗非鱼的抗病选育提供了参考分子标记。       

吉富罗非鱼IGF2基因分离及其单核苷酸多态性与体型、增重相关性

胰岛素样生长因子2(insulin-like growth factor2,IGF2)是控制动物生长和脂肪沉积的重要基因之一。本文采用PCR方法分离了吉富罗非鱼(GIFT strain Nile tilapia Oreochromis niloticus)IGF2基因5475bp,包含由4个外显子组成的整个阅读框669bp以及3个内含子。通过比对吉富罗非鱼10个个体IGF2序列,共发现11处单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism,SNP)位点,本文检测了内含子1的621nt(C/T)和外显子3的161nt(A/G)两位点在192尾吉富罗非鱼中的基因型分布,并分析不同基因型与体型、增重的相关性。使用四引物扩增受阻体系PCR检测内含子1的621nt基因型,结果显示,CC、CT、TT基因型频率在雄鱼中分别为0.32、0.32、0.36,在雌鱼中分别为0.38、0.38、0.24;与体型、增重的相关性分析表明,此位点不同基因型只与雄鱼体型(体高/体长)显著相关(P0.05),CC型个体显著高于CT和TT型个体。外显子3的A/G转换导致了MSPⅠ酶切位点改变,使用PCR-RFLP法检测该位点基因型,结果显示整个群体中不存在AA基因型,在雄鱼中,GG、AG基因型频率分别为0.71、0.29,而雌鱼中则为0.75和0.25;与体型、增重的相关性分析表明,此位点不同基因型只与雄鱼增重极显著相关(P0.01),GG型的雄鱼明显较AG型增重快。     

Molecular cDNA cloning and analysis of the organization and expression of the IL-1beta gene in the Nile tilapia, Oreochromis niloticus

The full-length cDNA sequence of interleukin-1beta (IL-1beta) from the Nile tilapia, Oreochromis niloticus, was determined by using PCR with primers designed from known fish IL-1beta sequences followed by elongation of the 5' and 3' ends using Rapid Amplification of cDNA Ends (RACE). The cDNA contains a 92-bp 5' untranslated region (UTR), a single open reading frame (ORF) of 732 bp that translates into a 243-amino acid molecule, a 341-bp 3' UTR with four cytokine RNA instability motifs (ATTTA), and a polyadenylation signal (AATAAA) at 15 nucleotides upstream of the poly(A) tail. The organization of the genomic IL-1beta based on the cDNA sequence appeared to be 4 introns and 5 exons. In comparison with known IL-1beta amino acid sequences, including human, catshark, trout, turbot, carp, sea bream, sea bass and goldfish, the amino acid sequence deduced from the cDNA sequence of Nile tilapia showed different levels of identity ranging from 25.32% to 66.80% and homology ranging from 41.88% to 82.19%. Although the entire cDNA sequence of Nile tilapia IL-1beta showed from 49.45% to 67.05% identity to those of other reported IL-1beta cDNAs, each exon also showed different levels of identity to the corresponding exons of other reported IL-1beta cDNAs. The highest nucleotide sequence identity for exon 1 and exons 2-5 of Nile tilapia IL-1beta was found in the corresponding exons of sea bream and sea bass, respectively. After in vitro stimulation with lipopolysaccharide (LPS), we found an increased level of IL-1beta expression in head kidney cells compared to that of unstimulated cells. However, this difference was no longer apparent after 4 h of stimulation, at which time the levels were similar in stimulated and unstimulated cells. Head kidney cells stimulated in vivo by an intraperitoneal injection of LPS showed a peak level of IL-1beta expression after 1 day and a decreased level after 3 days. At 7 days after stimulation, we were hardly able to detect IL-1beta expression.     

哺乳动物DMRT1基因调控区分析

dmrt1基因是迄今为止发现的第一个在种属间具有进化保守性的性别分化基因。该基因在哺乳动物的性别分化过程中发挥着重要作用。通过对哺乳动物dmrt1基因5’端和3’端调控区的分析,发现它们分别存在3个和7个同源性较高（＞ 60％）的保守区。PCR扩增得到该基因的启动子、3’端调控区及编码区,并构入表达载体转染COS-7和ST细胞,结果显示,克隆的5’端和3’端调控区都能有效引导报告基因gfp以及dmrt1基因的表达,但表达效率在不同细胞中存在较大差异,表明dmrt1的表达存在着细胞特异性及复杂的调控机制。