组蛋白H3K27me3对骨骼肌发育调控研究进展

组蛋白甲基化是发生在核小体核心组蛋白各亚基N-端肽链的一种修饰方式。在组成核小体的4种亚基中,H3亚基N-端肽链第4、9、27、36和79等位点的赖氨酸为甲基化热点,甲基化类型包括一、二、三甲基化(mono-, di-, tri-methylation)。H3K27me3是发生在组蛋白H3亚基第27位赖氨酸的三甲基化,主要发挥转录抑制的作用,参与骨骼肌的发育调控。研究表明,H3K27me3能够与骨骼肌增殖和分化的关键转录因子(如MyoD和MyoG等)及细胞周期蛋白特异性结合,并与其他表观遗传调控因子lncRNA及miRNA等互作,对骨骼肌的增殖和分化时间以及程度进行精细调控。本文系统介绍了组蛋白甲基化的类型以及H3K27甲基化和去甲基化的生物学过程,总结了目前已报道的H3K27me3在骨骼肌成肌细胞增殖和分化过程中发挥的作用,以期辅助科研工作者了解H3K27me3在骨骼肌发育过程中的作用,以及为进一步提高哺乳动物肌肉品质提供参考。     

动物外泌体分离方法的研究进展*

外泌体是一种由细胞分泌的细胞外囊泡,其广泛存在于各类生物液中,是细胞间信息交流的途径之一。由于外泌体内携带的核酸、蛋白质及脂质等功能性物质可作为生物标记用于动物生理诊断,也可作为信息传输载体用于调节动物生理状态以及治疗动物疾病,因而受到广泛的研究,开发潜力巨大。建立成熟稳定且方便快捷的外泌体分离手段是保证外泌体相关研究顺利开展的前提。以下对当前动物外泌体分离的主要方法进行了综述,比较了不同分离手段的特点,以此为相关技术的进一步开发与后续的动物外泌体研究提供方法及理论参考。     

利用CRISPR/Cas9系统建立Xist基因敲除猪模型

体细胞核移植技术在家畜良种繁育、基因修饰动物生产、濒危动物的拯救和人类疾病的治疗等领域具有重要的应用价值,但目前克隆动物生产效率较低,平均不超过5%。低下的克隆效率极大地限制了该技术的快速发展。在影响克隆猪生产效率的诸多因素中,X染色体的异常失活是导致克隆效率低下的重要原因,而与X染色体失活密切相关的一个重要基因是Xist基因,这表明Xist基因可能直接或间接地影响猪的克隆效率。本文以CRISPR/Cas系统为基础,在Xist基因上设计5个CRISPR/Cas系统打靶位点,并筛选出有效的Target 3、Target 4 sgRNA,在细胞水平切割效率为1%和3%,在胚胎水平为75%和85.7%。同时将有效的sgRNA体外转录并显微注射至胚胎体内,发现Target 3和Target 4组合效果最好,敲除效率为100%。通过胞浆注射和胚胎移植方法生产出6头克隆猪,有2头活仔实现完全敲除。本文成功建立Xist基因敲除猪模型,为后续通过敲除猪Xist基因提高克隆效率的研究奠定了基础。     

RNA干扰猪NHEJ通路修复因子对HR效率的影响

非同源末端连接(nonhomologous end joining, NHEJ)是动物基因组DNA双链断裂(double-strand break, DSB)修复的优选途径,通过与同源重组(homologous recombination, HR)竞争DSB靶点,进而抑制HR的效率。为提高HR效率,本研究针对猪NHEJ通路修复关键因子PNKP、LIG4和NHEJ1的编码序列,设计并合成相应的靶向小干扰RNA (small interfering RNA, siRNA),组成若干对RNAi (RNA interference)系统,将RNAi系统与报告质粒SSA-GFP reporter、HDR -GFP system和ssODN-GFP system共转染至猪胎儿成纤维细胞(porcine fetal fibroblasts, PFFs),检测敲低上述NHEJ关键修复因子后对HR的影响。RNAi结果显示,针对PNKP、LIG4和NHEJ1设计的siRNA均可显著敲低PNKP、LIG4和NHEJ1基因的表达(P<0.05)。选择干扰效果最好的siRNA与报告载体共转染PFFs,结果表明干扰PNKP基因表达后可显著提高单链退火(single strand annealing, SSA)修复效率、双链或单链DNA介导的同源重组定向修复(homology-directed repair, HDR)效率分别为55.7%、37.4%和73.1% (P<0.05),而干扰LIG4和NHEJ1分别提高双链和单链介导的HDR效率为37.5% 和 76.9% (P<0.05)。     

黑曲霉β-甘露聚糖酶基因manA在PK15细胞中的分泌表达

通过RT-PCR方法,从黑曲霉总RNA中克隆出β-甘露聚糖酶基因manA的成熟肤编码序列.将其与猪腮腺分泌蛋白(parotid secretory protein,PSP)基因的信号肤序列通过重叠延伸PCR方法得到拼接片段,并插入到真核表达载体pcDNA6.0/HisTMA中,得到重组质粒pcDNA-PSmanA.重组质粒经过PCR、酶切、测序鉴定,证实含有目的片段,且读码框完全正确.在脂质体介导下将pcDNA-PSmanA转染猪肾(PK15)细胞进行分泌表达,通过RT-PCR方法证实其在PK15细胞中表达,并在细胞培养液中检测酶活性得到β-甘露聚糖酶基因酶活性为14.5 IU/mL.     

CRISPR/Cas13系统敲减HEK293T细胞ku70和lig4基因表达

成簇的规律间隔的短回文重复序列(Clusteredregularlyinterspacedshortpalindromicrepeats,CRISPR)/CRISPR相关蛋白(CRISPR-associatedproteins,Cas)系统是目前基因编辑、基因表达研究的热点,其中靶向RNA的CRISPR/Cas13系统的开发为RNA的干扰和编辑提供了新的方向。文中针对HEK293T细胞非同源末端连接(Nonhomologousendjoining,NHEJ)通路修复关键因子Ku70和Lig4的编码序列,设计并合成CRISPR/Cas13a、b系统相应的gRNA,检测其对ku70和lig4基因表达的影响。结果显示,Cas13a对ku70和lig4的RNA敲减效果可以达到50%以上,Cas13b对ku70和lig4的RNA敲减效果分别达到92%和76%;同时Cas13a、b系统能将Ku70和Lig4蛋白水平分别下调至68%和53%。CRISPR/Cas13系统可有效敲减HEK293T细胞RNA和蛋白质表达,为基因功能和调控研究提供一种新的策略。     

动物外泌体分离方法的研究进展*

外泌体是一种由细胞分泌的细胞外囊泡,其广泛存在于各类生物液中,是细胞间信息交流的途径之一。由于外泌体内携带的核酸、蛋白质及脂质等功能性物质可作为生物标记用于动物生理诊断,也可作为信息传输载体用于调节动物生理状态以及治疗动物疾病,因而受到广泛的研究,开发潜力巨大。建立成熟稳定且方便快捷的外泌体分离手段是保证外泌体相关研究顺利开展的前提。以下对当前动物外泌体分离的主要方法进行了综述,比较了不同分离手段的特点,以此为相关技术的进一步开发与后续的动物外泌体研究提供方法及理论参考。     

长蓝猪QTL定位资源群建立及其遗传分析

利用高度选育的8头瘦肉型长白猪为父本,16头中国优良地方品种蓝塘猪为母本,采用远交系杂交的F2代设计方法,建立包括8头F1公猪、40头F1母猪和232头F2个体的猪资源群体。资源群体的遗传分析表明,所测定的32个性状都有一定的变异,主要经济性状的变异系数都在10％以上。进一步的方差组分估计表明,主要经济性状的加性遗传方差较大。在所测定6号染色体连锁群的22个微卫星DNA标记中,12个表现有多态性,全群平均杂合度为0.53,多态信息含量为0.46,能较好地为QTL检测提供信息。因此,F2代有较好的分离状态,有可能利用该资源群体检测到较多的QTL。     

克隆哺乳动物的胎盘发育缺陷

克隆又称体细胞核移植(Somatic cell nuclear transfer, SCNT),该技术已在多种哺乳动物中成功建立并被逐渐应用。然而,利用该技术获得的哺乳动物克隆胚胎的发育效率非常低(一般只有1%~5%),这严重限制了克隆技术的应用。胎盘发育缺陷被认为是抑制克隆胚胎发育的一个主要原因。几乎所有的SCNT来源胎盘都会出现不同的发育缺陷,如胎盘增生、胎盘血管缺陷、脐带畸形等。胎盘异常的根本原因是滋养层细胞基因组在发育过程中未能建立正确的表观遗传修饰,导致胎盘发育调控相关的重要基因,特别是印迹基因的表达出现异常。印迹基因表达异常导致胎盘的形态异常和功能缺陷,进而影响克隆胚胎的发育能力。目前,虽然有许多提高克隆胚胎发育能力的研究报道,然而在大多数研究中克隆效率并没有得到大幅度的提高,主要原因之一是克隆胚胎的胎盘发育仍然存在诸多缺陷。本文综述了克隆哺乳动物的胎盘异常及其印迹基因表达,并对未来提高克隆效率的研究提出展望。     

雌激素受体基因和长白猪繁殖性能相关研究

通过检测612头长白母猪共2 239窝ESR基因的PvuⅡ酶切多态性,分析了不同ESR基因型和长白母猪繁殖性状的相关,以确定ESR基因在猪育种应用的可能性.头胎母猪、第2胎母猪和3胎以上母猪的资料分开统计.群体中B等位基因的频率很低,但似然比检验结果显示群体的基因频率处于哈代-温伯格连锁平衡状态.第1胎BB基因型母猪的总产仔数显著高于AA型母猪(12.05±0.82 vs 10.19±0.24)(P＜0.05),但BB基因型母猪的初生仔猪重显著低于AA型母猪(1.23±0.07vs 1.42±0.02)(P＜0.05).第3胎以上资料合并,BB基因型母猪的总产仔数显著多于AA和AB基因型母猪(11.98±0.63 vs10.90±0.48/10.92±0.51)(P＜0.05),产活仔数显著高于AA型母猪(10.31±0.58 vs 9.43±0.45)(P＜0.05);AB基因型母猪初生仔猪重显著低于AA型母猪(1.44±0.04 vs 1.48±0.04)(P＜0.05).所有资料合并,BB基因型母猪的总产仔数极显著高于AB型母猪(11.63±0.52 VS 10.63±0.42)(P＜0.01),显著高于AA型母猪(11.63±0.52 vs 10.70±0.40)(P＜0.05);BB基因型母猪的产活仔数显著高于AB和AA基因型母猪(10.15±0.50 vs 9.33±0.39/9.41±0.41)(P＜0.05).其余情况下各基因型母猪间繁殖性状间差异不显著(P＞0.05).总之,BB基因型母猪的总产仔数和产活仔数优于其他基因型母猪,但仔猪初生重较低.ESR基因可以作为遗传标记,用于本群长白猪产仔数的选择.