四川裂腹鱼脑型芳香化酶Cyp19b基因组织分布及温度对其表达水平的影响

为研究脑型芳香化酶基因Cyp19b在四川裂腹鱼(Schizothorax kozlovi)早期性别分化中的作用,采用RACE方法从四川裂腹鱼脑中扩增得到该基因c DNA全长序列,并应用荧光定量RT-PCR技术测定该基因m RNA的相对表达量,探讨该基因在不同规格四川裂腹鱼鳃、脑、心、肝、脾、肾、肌肉、精巢、卵巢组织中的表达差异,以及温度对其早期仔鱼阶段该基因表达的影响。四川裂腹鱼Cyp19b基因的c DNA全长序列共3 021 bp,共编码507个氨基酸,属于脑型芳香化酶基因;四川裂腹鱼Cyp19b基因编码的氨基酸序列与其他鱼类脑型芳香化酶基因编码的氨基酸序列同源性可达70%以上,而与性腺型芳香化酶基因编码的氨基酸序列同源性较低,为64%左右;四川裂腹鱼Cyp19b基因仅在脑组织中表达,具有比较高的组织特异性,且随着个体的增长,逐渐呈现显著的雌雄差异;对不同温度处理12日龄仔鱼6 d后,低温(10℃和14℃)能显著促进Cyp19b基因表达量的升高,但高温(26℃)却对其表达量无显著影响。由此推测,脑型芳香化酶基因Cyp19b可能在低温导致四川裂腹鱼雌性化过程中发挥着重要作用。     

Cyp19a1基因在中华鳖早期卵巢分化中的功能研究

芳香化酶是雌激素合成的关键酶,在非哺乳类脊椎动物的早期雌性性腺分化中起重要的调控作用.本研究首先分析了中华鳖(Pelodiscus sinensis)芳香化酶编码基因Cyp19a1在不同组织及不同发育时期雌雄胚胎性腺中的表达情况;其次,利用芳香化酶抑制剂(AI)和慢病毒RNA干扰及过表达技术,进行Cyp19a1基因的功能验证研究.研究结果表明,Cyp19a1基因在中华鳖成体卵巢组织中高度特异性表达,睾丸和心、肝、脾、肺、肾、肌、肠中未见表达.同时发现,Cyp19a1基因在第18期就呈现雌性性腺特异性表达,早于性腺分化启动时间(第19期).功能缺失实验表明,经过AI及Cyp19a1-shRNA处理后,ZW胚胎性腺皮质区退化,髓质区高度发育,形成原始性索结构,呈现雌性向雄性性逆转现象;同时雌性标记基因Foxl2的表达量下调,雄性标记基因Amh的表达量则显著上调.功能获得实验则表明,Cyp19a1过表达后的ZZ型性腺皮质区高度发育,髓质区退化,形成空洞结构,呈典型雌性特征,同时Foxl2基因的表达量上升,Amh的表达量显著降低.综上所述,本文证明了Cyp19a1是中华鳖早期卵巢分化的关键调控因子,为中华鳖性别分化机制研究奠定了基础.     

半滑舌鳎脑芳香化酶基因cDNA克隆及表达分析

为研究脑型芳香化酶(P450aromB)在半滑舌鳎性别分化中的作用,采用同源克隆策略,从半滑舌鳎脑分离了2184bp长的脑型芳香化酶的全长cDNA,该基因编码498个氨基酸。氨基酸序列和系统发育分析表明,P450aromB属于脑型P450arom,P450aromB的氨基酸序列与其他鱼类脑型P450arom的同源性较高(48.3%-66.1%),与性腺型P450arom的同源性较低(34.2%-49.9%),与自身的性腺型芳香化酶同源性为45.1%。RT-PCR分析表明:P450aromB mRNA的表达具有明显组织特异性,P450aromB只在性腺、脑、鳃和皮肤中表达,且脑中表达量远高于性腺,而在雌雄鱼的其他组织中都不表达。经过甲基睾酮浸浴处理和高温诱导半滑舌鳎由雌性性反转为雄性后,脑中P450aromB的表达量降低,这些结果表明P450aromB参与了半滑舌鳎的性腺分化和性别决定过程。     

半滑舌鳎脑芳香化酶基因cDNA克隆及表达分析

为研究脑型芳香化酶（P450aromB）在半滑舌鳎性别分化中的作用,采用同源克隆策略,从半滑舌鳎脑分离了2184 bp长的脑型芳香化酶的全长cDNA,该基因编码498个氨基酸。氨基酸序列和系统发育分析表明,P450aromB属于脑型P450arom,P450aromB的氨基酸序列与其他鱼类脑型Ｐ450arom的同源性较高（48.3%—66.1%）,与性腺型Ｐ450arom的同源性较低(34.2%—49.9%),与自身的性腺型芳香化酶同源性为45.1％。RT-PCR分析表明：P450aromB mRNA的表达具有明显组织特异性,P450aromB只在性腺、脑、鳃和皮肤中表达,且脑中表达量远高于性腺,而在雌雄鱼的其他组织中都不表达。经过甲基睾酮浸浴处理和高温诱导半滑舌鳎由雌性性反转为雄性后,脑中P450aromB的表达量降低,这些结果表明P450aromB参与了半滑舌鳎的性腺分化和性别决定过程。     

两种泥鳅芳香化酶基因的克隆与时空表达

鱼类的性别分化易受发育环境的影响。向性成熟的泥鳅和大鳞副泥鳅个体注射绒毛膜促性腺激素,获得卵子和精子进行人工授精。把胚胎分别置于20℃、25℃和30℃条件下,使其发育。经性腺检查发现随着温度的升高两种泥鳅中雄性个体所占的比例明显升高,获得明显的偏雄比率群体。根据已知细胞色素P450芳香化酶CYP19 b基因序列设计嵌套简并引物用巢式PCR扩增并克隆出了两种泥鳅的CYP19 b的DNA片段。MaCYP19 b片段和Pd-CYP19 b片段分别长1337bp和1473bp。在此基础上用各自的特异引物克隆出两种泥鳅CYP19 b的相应cDNA片段。通过基因组DNA和cDNA序列的比较证明两种泥鳅的CYP19 b基因均包含三个内含子和四个外显子,编码的蛋白质序列长145氨基酸残基。以GAPDH基因为对照,分别对两种泥鳅成体组织和不同发育阶段的胚胎的CYP19 b进行了半定量RT-PCR表达分析,结果表明泥鳅CYP19 b基因只在成体泥鳅卵巢、肾以及原肠胚和神经胚中表达。大鳞副泥鳅CYP19 b基因在成体的脑、卵巢和肾以及神经胚和卵黄吸收期表达。这些结果为揭示细胞色素P450芳香化酶基因与环境性别决定机制的关系奠定了基础。       

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。       

赤点石斑鱼卵型芳香化酶基因启动子调控绿色荧光蛋白在斑马鱼早期生殖腺中的表达

P450芳香化酶(P450arom)是生物体内合成雌激素的关键酶。为研究赤点石斑鱼(Epinephelus akaara)卵型芳香化酶基因(EaCyp19a1a)启动子的调控作用,构建了EaCyp19a1a启动子9个不同的5′端缺失片段与绿色荧光蛋白(Green fluorescent protein,GFP)组成的表达载体,分别命名为pEaCyp19a1a-EGFP1-9。在COS-7细胞中的瞬时转染实验证明载体pEaCyp19a1a-EGFP7具有很强的转录活性。通过显微注射,将线性化的pEaCyp19a1a-EGFP7载体注入斑马鱼单细胞期受精卵中,定期在荧光显微镜下观察GFP的表达。结果发现GFP在胚胎期(受精后约48h)开始表达,主要发生在斑马鱼早期生殖腺细胞中,具有明显的性腺特异性。这说明EaCyp19a1a的启动子序列中含有调控其性腺特异表达的顺势作用原件。研究为进一步探明芳香化酶在鱼类性别分化和性别转变过程中的作用奠定了基础。     

抗草鱼出血病病毒转基因稀有鮈鲫的初步研究

研究采用草鱼H1基因启动子,以草鱼呼肠孤病毒(Grass carp reovirus,GCRV)外衣壳蛋白VP7基因为靶基因,以增强型绿色荧光蛋白(eGFP)为报告基因,构建了3个小发卡RNA(shRNA)表达载体pH1siGCRV(x)-CMVeGFP。CIK细胞感染实验表明,pH1siGCRV2-CMVeGFP具有较高的病毒抑制作用。通过显微注射将pH1siGCRV2-CMVeGFP导入稀有鮈鲫(Gobiocypris rarus)受精卵,获得转基因稀有鮈鲫P0代群体。转基因稀有鮈鲫攻毒实验显示,转基因稀有鮈鲫死亡率为30%,抗草鱼出血病能力显著提高。进一步的实时荧光定量PCR检测证实,转基因稀有鮈鲫脾脏、后肠和肝脏中GCRV的含量显著低于对照鱼,并随着时间的延续逐渐减少,转基因稀有鮈鲫体内GCRV的复制受到有效抑制。研究为抗草鱼出血病转基因鱼育种奠定重要基础。       

翘嘴鳜性腺型芳香化酶基因CYP19a的克隆及表达研究

采用同源克隆与SMART RACE技术首次分离和克隆了翘嘴鳜性腺型芳香化酶基因CYP19a的c DNA全长,并通过实时荧光定量PCR(real-time quantitative PCR,q PCR)技术分析了其在翘嘴鳜成体不同组织及性腺不同发育时期的表达特点。序列分析结果显示,CYP19a基因全长1 873 bp(Gen Bank登录号为KX911988),其中开放阅读框长1 581 bp,编码526个氨基酸。通过多序列比对,发现该基因编码的蛋白质具有P450arom A特定的功能保守序列,包括I-螺旋区、Ozol肽区、亚铁血红素结合区域以及芳香化酶特异性结合区域;同时,CYP19a基因序列的同源性分析结果显示,其在脊椎动物中较为保守。此外,q PCR检测结果显示,CYP19a基因在翘嘴鳜成体组织中的表达存在显著差异(P0.05),主要在性腺中表达,其次在脑和肝脏有少量表达;而且CYP19a基因在繁殖期性腺中的表达量显著低于非繁殖期性腺中的表达量(P0.05)。以上研究表明,CYP19a基因在鱼类性腺形成及发育过程中具有重要作用。     

银鲫果糖-1,6-二磷酸酶的分子克隆与表达分析

果糖-1,6-二磷酸酶(EC 3.1.3.11)是糖异生中的关键限速酶之一, 在糖代谢中起重要作用。哺乳动物存在肝脏型和肌肉型两种果糖-1,6-二磷酸酶同工酶,分别由Fbp1和Fbp2编码。银鲫作为我国重要的经济养殖鱼类, 尚无果糖-1,6-二磷酸酶基因的有关资料, 其组织分布特征和胚胎发育模式亦不清楚。本研究采用RACE方法从银鲫原肠胚SMART cDNA文库中扩增了果糖-1,6-二磷酸酶基因的全长cDNA, 其长度为1170 bp,编码337个氨基酸残基,多重序列比对和系统发育分析表明该基因为肝脏型果糖-1,6-二磷酶。RT-PCR分析虽在银鲫的肝、脑、心、脾、肾、肠、肌肉和卵巢组织中皆能检测到该基因的表达, 但以肝组织的表达量最高。Western Blot检测表明, 肝脏组织除有一条与其他组织(肌肉除外)共有的蛋白带之外,还有一条特异带;肌肉中有不同于其他组织的特异带。成熟卵子和不同发育阶段胚胎的RT-PCR和Western Blot分析都可检测到母源的CagFbp转录本和蛋白,且其转录本从原肠期开始上升, 到神经胚时迅速上升到较高水平, 其蛋白从尾芽期以后出现一条比母源蛋白分子量小、与肝脏的特异带大小基本相同的蛋白带。这些结果证实本研究克隆的CagFbp为肝脏型,且鱼类至少存在肝脏型和肌肉型两种果糖-1,6-二磷酸酶同工酶。       

Real-time PCR analysis of ovary- and brain-type aromatase gene expression during Atlantic halibut (Hippoglossus hippoglossus) development

Two forms of cytochrome P450 aromatase, acting in both the brain and the ovary, have been implicated in controlling ovarian development in fish. To better understand the expression of these two enzymes during sexual differentiation in Atlantic halibut (Hippoglossus hippoglossus), real-time PCR was used to quantify the mRNA levels of ovary- (cyp19a) and brain-type cytochrome P450 aromatase (cyp19b) genes in the gonad and brain during gonadal development. Both enzymes showed high levels of expression in both tissues in developmental stages prior to histologically detectable ovarian differentiation (38 mm fork length), with increased expression occurring slightly earlier in the brain than the gonad. Cyp19a showed a second peak of expression in later stages (> 48 mm) in the gonad, but not the brain. Cyp19b expression was generally higher in the brain than the gonad. These results suggest that sexual differentiation may begin in the brain prior to gonadal differentiation, supporting the idea that steroid hormone expression in the brain is a key determinant of phenotypic sex in fish. In an examination of sexually immature adults, cyp19a was highly expressed in female gonad while cyp19b was very highly expressed in the pituitary of both sexes. The ratio of cyp19a to cyp19b expression was much higher in ovaries than in testes in the adult fish, so this ratio was analyzed in the developing gonads of juvenile halibut in an attempt to infer their sex. This was only partially successful, with about half the fish in later developmental stages showing apparently sex-specific differences in aromatase expression.     

Sexually dimorphic and ontogenetic expression of dmrt1, cyp19a1a and cyp19a1b in Gobiocypris rarus

Fish have diverse sex determination and differentiation. DMRT1 and aromatase are conserved in the phyla and play pivotal roles in sex development. Gobiocypris rarus is a small fish used as a model in aquatic toxicology in China and has been used to study the effects of environmental endocrine disruptors on gene expression, but its sexual development remains elusive. Here, we report the full-length cDNA of G. rarus dmrt1 and its expression along with the expression of cyp19a1a and cyp19a1b, two genes encoding gonad and brain type aromatases, in adults and during ontogenesis. Both cyp19a1a and dmrt1 are expressed in the ovary and testis but show sexual dimorphism. Expression of cyp19a1a in the ovary is higher than in testes and dmrt1 follows the opposite pattern. Juvenile gonad histology changes at 15 days after hatching. The dimorphic expression of dmrt1 and cyp19a1a appears from 5 days after hatching, which is earlier than histological change. cyp19a1b is expressed coordinately with cyp19a1a until 15 days after hatching. These results show that dmrt1 and cyp19a1a play important roles in sex determination and sex differentiation in G. rarus.     

黄鳝P-450芳香化酶基因的克隆及序列分析

P-450芳香化酶(P450arom)是催化雄激素生物合成雌激素的关键酶。本文采用RT-PCR和RACE(Rapid amplifi- cation of cDNA ends)法,首次分离和克隆了雌雄同体鱼黄鳝卵巢中P450 arom基因。该基因cDNA全长1802bp(不包 括poly(A)),5'端非翻译区有49bp,3'端202bp(不包含poly(A)),阅读框(Open reading frame,ORF)1551bp,翻译成517 个氨基酸,计算的蛋白质分子量58．2kDa。同源性分析显示,黄鳝卵巢P450arom的氨基酸序列与其他鱼卵巢 P450arom具有63％-80％同源性,与其他鱼脑P450arom为58％-60％同源,与人胚盘和鸡卵巢P450arom则为 50％-52％同源;但在芳香化酶高保守区(包括1-螺旋区,芳香化酶特异保守区和血红素结合区)的同源性高达 76％-92％。系统发育分析表明芳香化酶基因是单起源,黄鳝卵巢芳香化酶基因与鳉鱼卵巢的关系最近,与鱼类卵 巢P450arom属于同一分支的,与鱼类脑及鸡和人的属于不同分支。