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。     

胡子鲇Dmrt1基因全长cDNA克隆及其表达分析

以胡子鲇(Clarias fuscus)为研究对象,利用RT-PCR技术和SMART RACE技术克隆获得Dmrt1基因cDNA全长,并利用生物信息学分析其结构及功能;利用半定量RT-PCR技术检测胡子鲇性腺(精巢/卵巢)、肌肉、肠、肝脏、心脏、头肾、鳃丝、脑和眼等10种组织以及Ⅱ—Ⅴ期精巢中Dmrt1基因表达。结果表明:胡子鲇Dmrt1基因cDNA全长为1417 bp,其中5′非编码区(5′-UTR)为35 bp,3′非编码区(3′-UTR)为516 bp,开放阅读框(ORF)包含864 bp,编码287个氨基酸(aa),预测所编码DMRT1为主要位于细胞核内的不稳定性亲水蛋白。氨基酸序列比对显示,胡子鲇DMRT1与已公布的非洲胡子鲇、蟾胡子鲇、黄颡鱼等鲇形目鱼类的相似性为83.3%—96.1%。胡子鲇DMRT1中具有DMRT基因家族共有的、保守性很高的DM结构域,此结构域具有典型的"C2H2C4"锌指结构,与上述鲇形目鱼类的相似性达100%,与斑马鱼、青鳉、虹鳟等鱼类的相似性为91.9%—97.3%,而与鸡、鼠、猪人等的相似性达80%以上。组织表达显示,胡子鲇Dmrt1基因仅在精巢中表达,且Ⅱ期精巢(即精子发生期)中Dmrt1基因表达量显著高于Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ期精巢(P<0.05),而卵巢及其他8种组织中均无表达,表明Dmrt1是胡子鲇精巢特异性表达基因,可能与胡子鲇的雄性性别决定、精子发生及精巢发育密切相关。     

鲫Dmrt3基因的克隆和表达分析

DMRT家族是一个与性别决定相关的转录因子家族。为了研究家族成员之一的Dmrt3在我国重要养殖鱼类鲫胚胎发育、性别分化中的功能以及在育种中的作用,我们克隆了鲫Dmrt3基因的cDNA全长,并对Dmrt3基因在发育早期和不同组织中的表达进行了分析。结果显示:鲫Dmrt3基因cDNA全长为2182 bp,其中5￠端非编码区408 bp,3'端非编码区427 bp,开放阅读框1347 bp,编码448个氨基酸。蛋白结构预测显示DMRT3除了正常的DM结构域外,还有DMA结构域,在进化上与DMRT4和DMRT5的亲缘关系更近。巢式RT-PCR分析结果表明Dmrt3直到尾芽期才开始有微量表达,表达量在15体节期有明显增加但仍然处在一个较低的水平;在成体组织中只在精巢中检测到表达。这种表达时空模式提示Dmrt3可能在早期器官发生和雄性性腺发育调控中起作用。对Dmrt3启动子CpG岛的甲基化分析表明所检测的组织和配子中并不发生甲基化,说明这种雌雄特异性和组织特异性差异表达并不是通过对该基因启动子的差异甲基化修饰来调控的。此外,我们还发现了鲫Dmrt3的一个由逆转录产物形成的假基因pDmrt3。这些结果为进一步研究鲫Dmrt3在性别分化中的作用和评估其在鲫性别控制育种中的价值,以及分析DMRT家族的进化关系提供了基础资料。       

鸟类性别决定候选基因在性反转鸡胚中的表达

DMRT1、PKCIW和FET1是鸟类性别决定过程中重要的候选基因。以芳香化酶抑制剂处理的鸡胚为实验材料, 对这3个基因的表达变化进行了研究。结果表明, 在整个性别决定关键时期(E4.5 ~ E10.5), DMRT1在雄性的表达量显著高于雌性, 并且在ZW性反转鸡胚中表达大幅上升, 表明DMRT1的上调表达是与睾丸形成相关的。PKCIW基因在雌性特异表达并在性反转鸡胚表达上升, 这可能与其特殊作用模式有关, 即使性反转鸡胚PKCIW代偿性的表达升高, 却也未能阻止睾丸的形成。此外, FET1为雌性特异表达, 但在性反转鸡胚中表达无变化。综上, 实验结果支持了DMRT1是鸟类睾丸发育决定因子的假说。     

多核酶表达系统在HEK293细胞中对多药耐药相关蛋白（MRP1）的表达抑制作用

为了研究多核酶表达系统在HEK293细胞中对多药耐药相关蛋白表达抑制的作用．我们构建了含有20个可以自身切割的顺式作用核酶和10个靶向MRP1基因特定位点的反式作用核酶的多核酶表达系统。利用RT—PCR、Westem blot和MTT分析了多核酶系统分别与MRP1靶基因质粒和MRP1 全长基因质粒共转染的HEK293细胞。结果显示．多核酶表达系统能够明显降低荧光融合蛋白在HEK293细胞中的表达。RT—PCR分析表明．懈用靶mRNA降低程度与多核酶表达系统所含的反式作用核酶数目有关。Westernblot分析显示了与RT—PCR相似的结果。Mrrr分析表明,多核酶表达系统能够逆转由MRP1基因转染HEK293细胞产生的多药耐药性。结果提示．含有多个核酶的表达系统对MRP1基因的抑制效应优于单核酶的表达系统。因此．该策略可能用于基因治疗肿瘤或其他疾病．     

青鳉(Oryzias latipes)smad3的克隆与表达分析

鱼类性染色体的原始性导致性别决定基因的多样性.高等动物中的单个基因,在鱼类中因为基因组复制而产生多个同源基因,呈遗传多样性.TGF-β家族在硬骨鱼性别决定和性别分化的过程中发挥关键作用.smad3是性腺体细胞衍生因子(gsdf)的下游基因,可将TGF-β信号从细胞表面传递至细胞核.本研究从青鳉精巢和卵巢组织cDNA中克隆了smad3a、smad3b基因的CDS全长序列.蛋白序列的同源性比对和系统发生分析显示,smad3在高等脊椎动物中只有一种,而在鱼类却有两种.RT和定量PCR分析结果显示,smad3在多组织中普遍表达,在精巢中表达高于卵巢.青鳉smad3a和smad3b的表达同性腺分化紧密关联,提示其在性腺雌雄性分化和发育中可能具有重要作用.     

脊椎动物性别决定和分化的分子机制研究进展

哺乳类性别决定是多种转录因子和生长因子相继表达和相互调控的结果。SRY的表达启动雄性通路并诱导下游雄性特异基因SOX9、AMH等的表达。FOXL2在雌性未分化性腺表达,WNT-4和DAX1也在雌性性别决定或分化时期表达,表明雌性通路也是受特定基因调控的,而并非“默认通路”。鸟类的性别也是由遗传基因决定的,EFT1(雌性)和DMRT1(雄性)可能是性别决定候选基因。爬行类为温度性别决定的典型,温度可能通过调节雌激素水平和控制性别特异遗传基因表达决定性别。大部分两栖类性别受环境因素影响,但发现DMRT1和DAX1可能与其精巢发育有关。鱼类性别决定和分化方式差异很大,多种因素(遗传基因、环境因素、类固醇激素等)参与了这一过程。从青Q鳉Y染色体定位克隆的DMY,被认为是第一个非哺乳类脊椎动物雄性性别决定基因。所有这些表明脊椎动物性别决定和分化机制是多样化的。     

来曲唑对暗纹东方鲀性腺分化及相关基因表达的影响

为了解雌激素在鱼类雌性性别分化中的作用,在克隆暗纹东方鲀(Takifugu obscurus)性腺CYP19A和DMRT1基因部分序列基础上,采用不同浓度芳香化酶抑制剂来曲唑(letrozole,LE)(0、25、125、625、3 125μg/L)处理暗纹东方鲀初孵仔鱼,每个平行组各20尾鱼,观察CYP19A和DMRT1基因的表达情况和组织学变化。RT-PCR结果显示:25μg/L LE实验组中样本CYP19A和DMRT1表达水平与对照组相比无显著差异;LE 125μg/L以上各浓度组中约30%的样本同时表达CYP19A和DMRT1基因,且随着LE浓度增加,CYP19A表达量下调,而DMRT1表达量上调;组织学研究表明,125μg/L LE以上各实验组样本中可见由雌性向雄性转变的间性体性腺。孵化后56 d,125μg/L LE实验组样本中约有20%显示雌性;625μg/L LE实验组样本显示表型雄性和间性体,未见雌性;最高浓度3 125μg/L LE组中所有样本均显示表型雄性,CYP19A和DMRT1基因表达与对照组雄性相同。上述结果说明,抑制内源雌激素合成可使暗纹东方鲀仔稚鱼CYP19A基因表达下调,同时DMRT1基因表达上调,并发生雄性化性逆转。     

史氏鲟Sox9基因cDNA的克隆及在早期发育过程不同组织中的表达

利用RT-PCR和RACE的方法从史氏鲟(Acipenser schrenchii)中克隆了Sox9基因cDNA的部分序列(1140bp)。组织特异性表达分析表明Sox9基因在1^ ～3^ 年龄史氏鲟的大脑、心脏、肝脏、眼睛、胰脏、肾脏、精巢和卵巢等8种组织中均有表达,只是表达量随发育阶段和组织的不同而稍有差异。刚孵出1日龄的史氏鲟鱼苗中Sox9微量表达,而孵出15日龄的鱼苗中表达量上升。1^ ～3^ 年龄的史氏鲟精巢和卵巢中Sox9基因均表达,说明Sox9基因在史氏鲟性别分化过程中所起的作用不明显。Sox9基因在史氏鲟不同发育时期的8种组织中广泛表达,这可能与Sox9基因在脊椎动物软骨分化过程中的功能保守性有关。     

马氏珠母贝Sox11基因的克隆及时序表达模式分析

为探究Sox(SRY-related HMG-box genes)基因家族在马氏珠母贝个体发育及性别分化中的作用, 研究首先利用兼并引物从马氏珠母贝基因组中克隆到一个HMG框(high mobility group box), 利用RACE-PCR技术从SMART cDNA文库中克隆到一个Sox基因的cDNA全长, 通过Clustal X和MEGA 4软件对该序列进行比对分析并构建系统进化树; 通过荧光定量PCR技术对该基因在不同组织及发育不同时期性腺中的表达情况进行分析。结果显示, 马氏珠母贝该Sox基因的cDNA全长为1579 bp, 其中开放阅读框(ORF)为1008 bp, 编码336个氨基酸, 5'非编码区为126 bp, 3'非编码区为445 bp。同源性分析表明, 马氏珠母贝Sox基因与太平洋牡蛎Sox11基因的同源性(Identity)最高, 为80%, 故命名为pmSox11; 系统进化树分析也显示pmSox11与太平洋牡蛎Sox11基因的亲缘关系最近。荧光定量PCR分析组织表达特异性显示, pmSox11在马氏珠母贝神经节分布较多的组织如外套膜、鳃、足、消化盲囊等大量表达, 在神经节相对较少的闭壳肌和卵巢中表达量较少; 时序表达图谱显示, pmSox11在3月龄幼贝性腺和1年龄发育早期精巢中表达量最高, 在2年龄成熟精巢和2年龄性转换性腺中表达量降低, 而在2年龄卵巢中表达量最低。研究表明, pmSox11基因可能在马氏珠母贝早期神经系统发育和性别发育的调控方面起到重要作用。     

Characterization of estrogen receptor beta2 and expression of the estrogen receptor subtypes alpha, beta1, and beta2 in the protandrous black porgy (Acanthopagrus schlegeli) during the sex change process

Estrogens play an important role in many physiological processes in both female and male vertebrates, mediated by specific nuclear receptor, estrogen receptors (ERs). We have isolated a third ER (ERbeta2), which was found to contain 2004 nucleotides including an open reading frame that encodes 667 amino acids. We have also cloned ERalpha and ERbeta1 from the published information (GenBank accession nos. AY074780 and AY074779) and investigated the expression pattern of these ER subtypes in the gonads during gonad sex change of black porgy by quantitative polymerase chain reaction. Maturity stages can be divided into five stages during the sex change process from immature male to female (immature male, mature male, male of mostly testis, male of mostly ovary and mature female). The expression of ERalpha mRNA was highest in the ovary of mature female, followed by the testis of mature male and testicular portion of mostly testis. ERbeta1 expression was higher in the mature testis and ovary than in the gonads of other maturity stages. In contrast to that, ERbeta2 was highest in the ovary of mature female, and significantly lower levels of ERbeta2 expression were observed in the gonads of the other maturity stages. The present study describes the molecular characterization of ERbeta2, and documents the expression changes of three ER subtypes during sex change process of the protandrous black porgy.