牛和鹿IGF-Ⅰ基因可变剪接类型及不同转录子表达规律研究

来源 :吉林大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:asd17844412dsf
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胰岛素样生长因子-(IIGF-Ⅰ)是一种在结构上与胰岛素类似的多肽蛋白物质,是生长激素生长促进活动中的主要介导者。IGF-Ⅰ基因通过不同起始位点和终止位点的可变剪接,产生了多种mRNA转录子。本实验通过RACE方法克隆了牛和鹿IGF-Ⅰ基因的起始位点和终止位点:利用5’RACE的方法克隆了鹿IGF-Ⅰ基因5′末端的起始方式,获得以外显子1和外显子2分别作为先导外显子的I类和II类IGF-Ⅰ mRNA序列;同时利用3’RACE的方法克隆了牛和鹿3′末端结尾方式,结果显示牛的3′末端包含两种不同的终止方式,即以外显子6和外显子5分别作为终止外显子的Ea型和Eb型IGF-ⅠmRNA;鹿的3′末端包含三种不同的终止方式,即以外显子6,外显子5及外显子5-6分别作为终止外显子的Ea型,Eb型和Ec型IGF-Ⅰ mRNA序列。确定了牛和鹿IGF-Ⅰ基因的可变剪接形式,分析了不同物种间的同源性并预测了IGF-Ⅰ转录子蛋白的功能。利用半定量PCR的方法分析了IGF-Ⅰ mRNA转录子在草原红牛和梅花鹿不同组织中的表达规律;同时采用基因克隆与SNP相结合的方法研究IGF-Ⅰ基因5’调控区的多态性,并研究突变后序列对IGF-Ⅰ基因的启动子及转录因子结合位点结构的影响。本实验将为进一步了解IGF-Ⅰ的作用机理打下分子生物学基础,同时为不同物种的种质特性研究提供理论依据。结合前人报道的牛IGF-Ⅰ基因5′末端的两种先导外显子,本实验共获得牛的四种IGF-Ⅰ mRNA转录子形式及鹿的六种IGF-Ⅰ mRNA转录子形式。将牛与鹿的核酸及氨基酸序列与其他物种的序列进行序列比对,结果显示IGF-Ⅰ基因不同转录子序列在不同物种之间具有高度的保守性。I类Ea型和II类Ea型IGF-Ⅰ mRNA序列在牛与鹿之间的同源性高于与其他物种的同源性,I类Eb型和II类Eb型IGF-Ⅰ mRNA序列在牛与鹿的序列同源性达92%以上,但鹿与猪的基因序列同源性却高达96%以上。比较成熟肽的70个氨基酸序列显示,人,牛,马,猪等物种的成熟肽的氨基酸序列完全相同,而鹿的成熟肽的氨基酸序列与其他物种相比存在D67和D69两处氨基酸的差异。应用生物信息学方法分析牛和鹿的IGF-Ⅰ蛋白质功能,结果表明六种转录子形成的IGF-Ⅰ蛋白均为分泌型蛋白质,当IGF-Ⅰ发挥生物学功能时需要通过一个跨膜运输过程,即与IGF-ⅠR受体相结合来发挥作用的。半定量PCR方法分析IGF-Ⅰ mRNA转录子在草原红牛16种组织(心,肝,脾,肺,肾,十二指肠,瘤胃,睾丸,臂三头肌,臀中肌,背最长肌,半腱肌,背阔肌,阔筋膜张肌,三角肌,股二头肌)中的表达情况。结果表明四种mRNA转录子在不同组织中的表达情况存在一定的差异,但均在肝脏组织中具有较高的表达水平且四种转录子的表达水平呈现正相关性。同时,四种IGF-Ⅰ mRNA转录子在脾脏和睾丸中的表达量也相对较高。在所检测的九种草原红牛肌肉组织中只有I类Ea型转录子有明显表达,其他转录子形式只微弱表达或不表达。表明I类Ea型IGF-Ⅰ mRNA转录子可能对肌肉性状的研究具有重要作用。半定量PCR方法分析IGF-Ⅰ mRNA转录子在成体梅花鹿和胎鹿6种组织(心,肝,脾,肺,肾,胃)中的表达情况。结果表明六种转录子均在成体梅花鹿的肝脏组织中具有较高的表达量,且六种转录子的表达水平表现出正负不同的相关性;同时I类Ea型,I类Eb型和II类Ea型在脾脏的表达量也相对较高,其他转录子形式的表达量均较低或不表达。六种转录子形式在其余四种组织中均表达微弱或不表达。而在胎鹿的不同组织中只检测到I类Ea型IGF-Ⅰ mRNA的表达,与成体鹿I类Ea型IGF-Ⅰ mRNA表达情况比较分析显示,在成体鹿的肝脏和脾脏中I类Ea型转录子的表达量明显高于胎鹿,而在成体鹿的肺,肾和胃组织中的表达量则低于在胎鹿所对应组织中的表达量,在成体鹿和胎鹿的心脏组织中I类Ea型IGF-Ⅰ mRNA转录子基本不表达。克隆牛和鹿IGF-Ⅰ基因5’调控区序列,获得了大小分别为1954bp和1833bp的序列。生物信息学分析显示,5’调控区内存在多启动子和多种转录因子结合位点,这将在基因的起始,转录过程及表达水平等方面都发挥重要的影响作用。牛5’调控区序列在exon1上游510bp处存在C→T单碱基突变,遗传分析显示在所研究的134头牛中AB基因型为牛群体中的优势基因型。且四个牛群体中夏洛莱牛、西门塔尔牛、利木赞牛群体均处于Hardy-Weinberg平衡状态,只有草原红牛群体处于非平衡状态。同时生物信息学分析显示该位点的突变没有引起启动子及转录因子结合位点结构的改变。在梅花鹿IGF-I基因5’调控区内未发现多态性。推断IGF-I基因的5′调控区在进化过程中保持着高度的保守性。
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