中华鳖vasa基因克隆及在卵母细胞中的表达分析

研究利用中华鳖为研究模型进行爬行类生殖细胞发育分化成熟等生物学研究,克隆了中华鳖vasa基因的cDNA序列,全长3865 bp,包括5'端非编码区90 bp,3'端非编码区1699 bp,开放阅读框长2076 bp,共编码691个氨基酸。中华鳖Vasa氨基酸序列包含DEAD-box家族蛋白8个保守保守功能域,在N末端有4个RGG重复序列和2个GG富集区,与小鼠Vasa蛋白的同源性较高（72%）。荧光定量PCR的结果表明,中华鳖vasa mRNA主要精巢和卵巢中表达,其他体组织中均难检测到表达。卵巢冰冻切片原位杂交结果显示:中华鳖vasa mRNA在生殖细胞中特异表达;在卵子发生过程中的不同发育期卵母细胞中呈现动态的变化。即vasa mRNA在初级卵母细胞及生长期卵母细胞中表达最强,且均匀分布在细胞质中,随着卵母细胞的逐渐增大,信号逐渐减弱,直至在成熟的卵母细胞中几乎检测不到表达信号,说明vasa可能在中华鳖早期卵母细胞发育中起重要作用。同时,vasa基因可作为中华鳖生殖细胞分子标记物,根据其mRNA的表达水平来鉴别不同发育时期的卵母细胞。研究结果为进一步开展中华鳖胚胎生殖细胞发育及配子生成,特别是研究中华鳖,乃至爬行类原始生殖细胞（Primordial Germ Cells,PGCs）的起源、迁移、分化等研究奠定了基础。     

一个含WD结构域蛋白的基因在鱼类卵子发生过程中的差异表达及其特征分析

用抑制性差减杂交结合SMART cDNA合成和RACE-PCR技术的综合方法,从鱼类卵母细胞卵黄形成后期差减文库中克隆到一个新的含WD结构域蛋白的基因.该基因cDNA全长为1870bp,可读框长990bp,编码的蛋白质由329个氨基酸组成,含有6个WD结构域;5′非编码区长210bp,3′非编码区长670bp,有脊椎动物典型的ANNATG起始序列和polyA加尾信号AATAAA.由于其编码的蛋白质与STRAP蛋白(serine-threonine kinase receptor- associated protein)有92%的同源性,所以把它称为FSTRAP (fish STRAP).虚拟Northern杂交表明,FSTRAP在卵母细胞的卵黄形成后期表达,而在卵黄形成前期(Ⅰ时相卵母细胞)不表达.各种组织的RT-PCR显示,FSTRAP在脑、心、肾、肌肉、卵巢、脾和精巢有转录,而在肝脏中未见扩增带.不同发育时相卵母细胞的RT-PCR表明, FSTRAP在第Ⅱ~Ⅴ时相都有转录.Western杂交也显示FSTRAP在除肝组织外的多种组织中都表达,与RT-PCR结果相同,FSTRAP在卵黄形成前期几乎不表达,从第Ⅱ时相开始表达,且与其转录水平一致.     

南方鲇两种生长激素受体的结构分析及其组织分布和激素调节

采用生物信息学方法,从东方纯（Fugurubripes）基因组中分离出两种不同基因编码的GHR1（fGHR1）和GHR2（fGHR2）。随后设计引物,采用RT-PCR和Smart^TM Race相结合的方法从南方鲇（Silurus meridionalis）肝脏中克隆出两种不同基因编码的生长激素受体,即GHR1（scGHR1）和GHR2（scGHR2）cD-NA,其全长分别为1985bp（编码602个氨基酸）和2300bp（编码553个氨基酸）。这两种受体都含有生长激素受体典型的标志性基序FGDFS,以及细胞内属于细胞因子受体家族共有的Box1和Box2序列框。同时两者又存在差异,表现在胞外半胱氨酸残基和胞内酪氨酸残基数目的不同。采用半定量RT-PCR方法研究了scGHR1和scGHR2在南方鲇各组织中表达量的差异,结果表明：scGHRl和scGHR2有广泛的组织分布,在肝脏中两者的表达量最高。用17p雌二醇（E2）、17α-甲基睾酮（MT）和可的松（conisol）对南方鲇进行药物处理,结果表明E2能够下调肝脏scGHR1和scGHR2 mRNA水平,而MT上调scGHR1和scGHR2 mRNA水平。同时,经cortisol处理后scGHR1 mRNA表达水平上升,而scGHR2 mRNA表达水平不变。     

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。     

NOBOX基因的cDNA克隆及其特性分析

NOBOX(新生儿卵巢同源基因)是一个卵母细胞特异性表达的同源基因,在早期滤泡发生中起重要的作用。本研究结合电子克隆的方法,从猪卵母细胞中成功地克隆了NOBOX基因的全长cDNA序列(GenBank Accession No.FJ587509)。猪NOBOX基因的cDNA全长为1768 bp,包含1419 bp的开放阅读框。生物信息学分析表明NOBOX基因编码了472个氨基酸,分子量为51.08 kD,等电点为5.73。该蛋白定位于细胞核中,含有一个保守的结构域——cd00086。借助Clustalw软件,采用N-J算法构建了NOBOX蛋白的系统进化树,分析了不同物种间的进化关系。应用实时荧光定量PCR技术分析该基因在母猪不同组织、细胞及4种孤雌激活胚胎的表达模式,结果表明该基因在母猪各组织中均有不同程度的表达,其中在心脏、肾脏和卵母细胞中表达水平较高,推测其可能在心脏、肾脏和卵母细胞中发挥着重要的作用;NOBOX基因在胚胎发育阶段的表达水平高于G-V期的卵母细胞,表明在胚胎发育阶段pNOBOX的表达增强。     

Figla基因过表达促进小鼠胚胎干细胞向雌性生殖细胞分化

生殖系a因子(Figla）是最早表达的生殖细胞特异性转录因子之一,对卵泡的发育、Zp基因的表达和透明带的形成具有调节作用. Figla基因异常会引起卵巢早衰的发生. 本研究通过 PCR自小鼠基因组中扩增出Figla基因,将其克隆到真核报告载体pDsRed1 N1,构建了携带609 bp 的Figla重组载体pDsRed1 N1 Figla. 用该载体转染小鼠胚胎干细胞（mESCs）系J1、小鼠成纤维细胞系NIH 3T3、小鼠畸胎瘤细胞P19和小鼠精原细胞系GC1,在荧光显微镜下观察红色荧光蛋白(RFP)在细胞中的表达,同时检测转染细胞中Figla基因及其它生殖细胞特异性基因的表达. 结果显示,转染2 d,mESCs内Figla总表达量明显增加,且内源性表达量亦有所提高,即转入的外源性Figla基因可以促进内源性Figla的启动和表达. 免疫荧光染色显示,表达RFP 的细胞同时表达生殖特异性基因Vasa,减数分裂特异性基因Stra8、Scp3及卵母细胞标志基因Zp3. 通过QRT PCR检测发现,在转染3 d的细胞中,Vasa、Scp3和Zp1的表达较对照组均有明显上调,而Oct4和Stra8的表达量下降. 研究表明,Figla基因对生殖特异性基因的表达具有调控作用,可以激活雌性生殖基因表达,为更清楚地了解Figla基因在生殖细胞生长发育过程中的调控机制,以及发现该基因在生殖细胞中的新功能奠定了基础.     

长江鲟org基因的克隆和表达分析

为了研究卵子发生相关基因org基因在长江鲟(Acipenser dabryanus)卵子发生过程的作用, 克隆得到长江鲟org基因(命名为Adorg)的全长cDNA序列, 该序列为1031 bp, 编码233个氨基酸。氨基酸序列比对分析发现, 长江鲟AdOrg与斑马鱼(Danio rerio)ZOrg蛋白序列的一致性最高, 为49.5 %。荧光定量PCR研究发现, 长江鲟Adorg mRNA特异地表达于性腺, 其在卵巢大量表达, 在精巢微量表达, 而在其他组织(肝、肠、脾、肾、心、肌肉、鳃、垂体和下丘脑)均未检测到其表达; 胚胎发育过程的动态表达分析表明, Adorg为母源表达, 在原肠胚之前均具有较高的表达水平, 随后其表达量急剧下降; 进一步研究其在卵子发生的表达模式, 发现Adorg基因在未分化性腺中的表达量极低, 随着卵母细胞的生长发育, 其mRNA表达水平急剧上升, 且维持在非常高的水平, 在Ⅱ期卵巢中的表达量最高。性腺切片RNA原位杂交实验结果表明, Adorg特异地在生殖细胞表达; 在卵巢中, Adorg在卵原细胞的信号较弱, 但在初级卵母细胞中, 其信号急剧增强且分布在卵母细胞的胞质, 且随着初级卵母细胞的生长发育, 其信号也逐渐增强; 在精巢中, 发现Adorg mRNA在A型和B型精原细胞中表达, 而在初级和次级精母细胞中未发现阳性信号。上述结果表明, Adorg基因可能在长江鲟性别分化和卵子发生过程中都起重要作用, 有待通过基因敲降或敲除技术来进一步阐明其功能。     

南方鲇线粒体基因组全序列与骨鳔鱼类分化时间的估算

用PCR方法获得了南方鲇（Silurus meridionalis）的线粒体基因组全序列,长度为16533bp,南方鲇线粒体基因组中A和T的含量略高（（A＋T）为55.17%）,12S rRNA,16S rRNA,tRNA和控制区的（A＋T）含量分别为52.44%,55.23%,55.97%和60.24%）.基于选取的36种代表性种类线粒体全序列中的11个蛋白编码基因,构建了骨鳔鱼类系统发育树,并以骨鳔鱼类化石记录为标定点,运用松散分子钟方法估算物种分化时间.结果表明,耳鳔系鱼类为强烈支持的单系,鲤形目位于该类群的基部,脂鲤目和电鳗目构成姐妹群,然后和鲇形目构成姐妹群.骨鳔鱼类起源于三叠纪（约为231Mya）,耳鳔系起源于三叠纪晚期（约为216Mya）,其代表类群均起源于侏罗纪晚期（鲇形目、鲤形目、脂鲤目、电鳗目的分化发生在161～139Mya）,南方鲇的物种分化时间约为白垩纪中期,估算的分化时间远早于化石记录.     

性类固醇激素对胡子鲇性分化的影响

研究采用组织学和荧光实时定量PCR方法,检测17-甲基睾酮（17-MT）和17-雌二醇（17-E2）对胡子鲇（Clarias fuscus）性腺组织学、性别比率以及性分化前后脑型芳香化酶基因（Cyp19a1b）和翼状螺旋/叉头转录因子2（Foxl2）基因表达的影响。结果表明:在出膜后230日龄,17-MT （50、100和200 g/L）浸浴、17-E2（100、200和300 g/g）投喂处理对成活率无显著影响,但中、高剂量（100和200 g/L）17-MT显著抑制卵巢发育,促进精巢发育,卵巢腔出现时间分别推迟4d和6d,初级卵母细胞出现时间分别推迟8d和9d,而初级精母细胞出现时间则分别提前3d和5d,且雄性率分别达70%和76%,显著高于50 g/L组和对照组（P0.05）。相反,中、高剂量17-E2（200和300 g/g）处理使卵巢腔出现时间分别提前2d和3d,初级卵母细胞出现时间分别提前1d和3d,初级精母细胞出现时间分别推迟3d和7d,而雌性率分别达74%和78%,显著高于100 g/g组和对照组（P0.05）。此外,在性腺分化期,17a-MT促进Cyp19a1b但抑制Foxl2的表达,而17-E2促进Cyp19a1b和 Foxl2的表达。结果显示Cyp19a1b不是引起胡子鲇性分化的直接因素,但可能通过下丘脑-垂体-性腺轴对胡子鲇性分化过程产生间接影响;而Foxl2直接参与胡子鲇的性分化,即17a-MT和17-E2分别通过抑制和促进Foxl2的表达来影响雌激素的生物合成,从而调控胡子鲇性分化的方向。       

在斑马鱼Ⅰ和Ⅱ期卵母细胞中优势表达基因zRAP55的鉴定(英文)

通过性腺特异性表达基因的筛选,作者发现了一个在斑马鱼卵巢中富集的基因zRAP55。zRAP55蛋白由382个氨基酸组成并含有一个高度保守的Lsm区。zRAP55蛋白与其他脊椎动物一致性在56%以上。RT-PCR结果表明,zRAP55优势表达于卵巢中。原位杂交和免疫组织化学结果表明:在Ⅰ期和Ⅱ期卵母细胞中,zRAP55的阳性信号强烈,均匀地分布于整个细胞质中,但是在Ⅲ期和Ⅳ期卵母细胞中均检测不到信号。作为一个RNA相关蛋白,zRAP55可能在早期卵母细胞中具有调节蛋白质翻译的重要作用。     

黄颡鱼MHC class II基因全长的克隆及饲料维生素D3对其组织表达的影响

为进一步丰富鱼类MHC class II基因的研究, 同时也为进一步探讨低磷饲料中添加维生素D₃对鱼类免疫功能可能的影响, 实验利用RACE (Rapid-amplification of cDNA ends) 即cDNA末端快速扩增技术, 成功克隆出黄颡鱼(Pelteobagrus fulvidraco)主要组织相容性复合体(Major histocompatibility complex, MHC) class II基因, 全长1074 bp, 其中ORF (Open reading frame)708 bp, 编码236个氨基酸, 5′UTR (5′端非翻译区)78 bp, 3′UTR (3′端非翻译区)259 bp。进行氨基酸序列比对分析得到: 黄颡鱼MHC class II基因ORF氨基酸序列与长吻逘(Leiocassis longirostris)的氨基酸序列相似度最高为69.5%, 与锦鲤(Cyprinus carpio)的氨基酸序列相似度最低为50.4%。利用qPCR对黄颡鱼MHC class II基因进行组织表达分析, 结果表明MHC class II在小肠、肝脏、鳃中表达较高; 在肌肉、鳍条中表达较低; 而在肾、脾脏、脑、头肾中表达量极低(几乎检测不到)。在低磷饲料中添加维生素D₃显著诱导了该基因的上调表达。研究结果展示了黄颡鱼MHC class II基因的分子结构、组织表达以及维生素D₃的作用, 在降低磷排放的同时, 为今后黄颡鱼免疫抗病及分子选育等方向的深入研究及免疫型饲料的使用奠定了基础。     

虾夷马粪海胆(Strongylocentrotus intermedius)Vasa基因的克隆与表达

Vasa基因是DEAD-box家族成员中的一种ATP依赖的RNA解旋酶编码基因,在生殖系分化过程中发挥重要作用。采用同源克隆和cDNA末端快速扩增技术(RACE),从虾夷马粪海胆精巢中克隆得到Vasa基因3′端cDNA序列。该3′末端cDNA长1057bp,与太平洋牡蛎、紫球海胆、非洲爪蟾、小鼠及虹鳟经同源进行比对,其中与紫球海胆的同源率最高达到95%,并确定其为DEAD-box家族的Vasa亚家族成员。利用实时定量RT-PCR检测Vasa mRNA在虾夷马粪海胆组织和胚胎发育期的表达情况,研究结果表明Vasa基因在生殖腺表达量最高,雌、雄个体生殖腺中转录水平上的表达差异明显,雄性高于雌性,差异显著(P<0.05),在肠、体腔液、肌肉、围口膜、管足中表达量低,其中体腔液表达量最低。胚胎发育期检测发现Vasa基因在16细胞期时表达量最高,16细胞期后表达量呈下降趋势,囊胚期表达量最低。试验结果为虾夷马粪海胆生殖系统起源、分化研究提供科学依据。对于虾夷马粪海胆生殖系分化途径来讲,Vasa可作为一种有利的研究工具,追溯其生殖系的起源和分化。     

黄颡鱼HSC70基因及其组织表达分析

热休克蛋白70（HSP70）与生物体的抗胁迫能力密切相关。本文采用RACE (Rapid amplification of cDNA ends) 技术,从黄颡鱼Pelteobagrus fulvidraco克隆到一种组成型热休克蛋白（HSC70）基因及其cDNA。该cDNA全长2245bp,包括5′非编码区82bp,3′非编码区225bp,开放阅读框(ORF) 1938bp,编码645个氨基酸组成的蛋白质。黄颡鱼HSC70基因含有8个内含子,与人、鼠、虹鳟和花斑溪鳉的HSC70基因内含子数目相同,位置相似。其中,最长内含子（873bp）位于5′端非编码区,其余内含子（长度在80－251bp之间不等）均在编码区以内。黄颡鱼HSC70基因编码的氨基酸序列与南方鲶的相似度最高,达96.13%,与欧洲银鲫和团头鲂的相似度分别为94.45%和94.14%。RT-PCR检测显示,正常情况下黄颡鱼HSC70在血细胞、心脏、肝、头肾、脾、鳃、肌肉和脑中均有表达,但表达量在鳃中最高,肌肉中最低;统计结果显示,热激后HSC70在血细胞、肝、头肾和脑中的表达量显著上升(p<0.05),而在其余组织中热激前后的表达差异不显著(p>0.05)。     

Urokinase is required for the formation of mactinin,an alpha-actinin fragment that promotes monocyte/macrophage maturation

Myostatin is a recently discovered gene that inhibits muscle growth. In the present study, we characterized the myostatin locus and its expression in channel catfish (Ictalurus punctatus). The genomic DNA and cDNA encoding the channel catfish myostatin were cloned and sequenced. The myostatin gene has three exons encoding a protein of 389 amino acids. Comparison of the genomic sequences with those of the cDNA revealed that the myostatin cDNA was 1673 base pair (bp) long with a 5'-untranslated region (UTR) and 3'-UTR of 180 and 323 bp, respectively. The deduced amino acid sequences of the catfish myostatin is highly conserved with those of other organisms. The myostatin locus is highly polymorphic in channel catfish because of the presence of several microsatellites and single nucleotide polymorphic sites. The myostatin gene was expressed in various tissues and developmental stages at differential levels, suggesting complex regulation of this gene and perhaps roles for myostatin in addition to those originally suggested.     

Identification and characterization of the tumor suppressor p53 in channel catfish (Ictalurus punctatus)

Herein is presented the sequence of a catfish full-length p53 cDNA obtained from a cloned B cell line cDNA library. Southern blot analyses determined that a restriction fragment linked polymorphism (RFLP) existed with PstI among outbred catfish. Western blot analyses demonstrated that, when compared to PBLs, the catfish leukocyte lines express higher levels of p53 protein. Additionally, the results of Western blot analyses and in vitro translation experiments suggest that the catfish leukocyte lines may produce truncated forms of p53 due to internal initiation.     

Cloning, sequencing and expression of cDNA encoding growth hormone from Indian catfish (Heteropneustes fossilis)

A tissue-specific cDNA library was constructed using polyA⁺ RNA from pituitary glands of the Indian catfishHeteropneustes fossilis (Bloch) and a cDNA clone encoding growth hormone (GH) was isolated. Using polymerase chain reaction (PCR) primers representing the conserved regions of fish GH sequences the 3′ region of catfish GH cDNA (540 bp) was cloned by random amplification of cDNA ends and the clone was used as a probe to isolate recombinant phages carrying the full-length cDNA sequence. The full-length cDNA clone is 1132 bp in length, coding for an open reading frame (ORF) of 603 bp; the reading frame encodes a putative polypeptide of 200 amino acids including the signal sequence of 22 amino acids. The 5′ and 3′ untranslated regions of the cDNA are 58 bp and 456 bp long, respectively. The predicted amino acid sequence ofH. fossils GH shared 98% homology with other catfishes. Mature GH protein was efficiently expressed in bacterial and zebrafish systems using appropriate expression vectors. The successful expression of the cloned GH cDNA of catfish confirms the functional viability of the clone.     

Molecular characterization of the insulin-like growth factor-I (IGF-I) gene in channel catfish (Ictalurus punctatus)

The insulin-like growth factor I (IGF-I) gene was characterized in channel catfish. Partial cDNA sequence, missing exon 1 and part of exon 2, was obtained in 5'- and 3'-RACE experiments. Direct sequencing of two bacterial artificial chromosome clones revealed gene structure and provided sequence from 640 bp upstream of the initiator methionine to 136 bp beyond the polyadenylation site. Genomic sequence contained a putative TATA box 506 bp upstream of the initiator methionine. The 477-bp reading frame within five exons encoded a 159-amino acid (aa) pre-propeptide highly similar to IGF-I in higher vertebrates. The sequence encoding the signal peptide was unique in catfish and contained 70% G+C content with the potential for a stable stem-loop structure. Full-length cDNA was only maintained in recombination-deficient (DH10B) strain E. coli. Levels of IGF-I mRNA were highest in liver, followed by brain and muscle, then heart and kidney (P<0.05). A CT/GA dinucleotide microsatellite in intron 1 was highly polymorphic in commercial channel catfish, and permitted placement of the IGF-I gene on the catfish genetic map. However, specific IGF-I alleles were not correlated with differences in growth rate from 100 to 130 days post-hatch in USDA103 line catfish.     

Molecular cloning of an alpha-glucosidase-like gene from Penicillium minioluteum and structure prediction of its gene product

The dexC cDNA, which is expressed in dextran-containing medium by the filamentous fungus Penicillium minioluteum, was cloned and sequence characterized. The cDNA sequence comprises 1859 bp plus a poly (A) tail, coding for a predicted protein of 597 amino acids. The genomic counterpart was isolated by PCR, finding three introns in its sequence. The dexC gene was located by Southern blot in the same 9-kb fragment that the previously isolated dextranase-encoding gene (dexA). Sequence analysis revealed that the deduced DexC protein belongs to glycosyl hydrolase family 13, showing a high sequence identity (58%) with Aspergillus parasiticus alpha-1,6-glucosidase. In addition, the high sequence identity (51%) between DexC protein and oligo-1,6-glucosidase of Bacillus cereus, with three-dimensional (3D) structure determined, leads us to proposed a 3D model for the structural core of DexC protein.