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17β-羟基类固醇脱氢酶2型酶(17β-17beta-hydroxysteroid dehydrogenase type2,17β-HSD2)是17β-羟基类固醇脱氢酶家族(17β-HSDs)的一种同工酶。17β-HSDs有很多种同源异构体或同工酶,目前在人类上发现有11种,哺乳动物总共14种。除了17β-HSD5属于醛-酮还原酶(AKR)超家族外,其余的都属于短链脱氢酶/还原酶(SDR)超家族。17β-HSD2能催化雌二醇(E2)转化为雌酮(E1),催化睾酮(T)转化为4-dione以及5-dione转化为脱氢表雄酮(DHEA)。本试验以17β-HSD2基因为候选基因,为了探求此基因在湖羊上的生理作用我们克隆了17β-HSD2基因的cDNA序列,并且对高饲喂水平短饲组5只,低饲喂水平短饲组6只,共11只湖羊屠宰后每头羊采取了28个组织,利用普通PCR以及荧光定量PCR对其做了组织分布探测。在此基础上,我们还探求了不同饲喂量对此基因表达的影响作用。同时,利用生物信息学进一步分析了17β-HSD2基因的氨基酸组成、蛋白二、三级结构等。研究结果如下:
1.湖羊17β-HSD2基因的克隆
牛的大部分基因序列和羊的同源性很高,我们通过对人,小鼠,大鼠,牛等各物种的17β-HSD2基因做了比对,在同源性高的部分设计引物。在采取的湖羊瘤胃组织中扩增出了835bp的17β-HSD2序列,利用RACE技术扩增出了5端540bp,3端330bp的序列,通过序列拼接获得全序列共1317bp。同时设计了引物,扩增出完整的CDS(1167bp),通过比对分析确定序列的正确性。
2.湖羊17β-HSD2基因的生物学信息分析
基于试验克隆得到的17β-HSD2基因的全序列,运用生物信息学软件对17β-HSD2基因的氨基酸组成、信号肽分析、亚细胞定位以及蛋白二、三级机构进行预测。湖羊17β-HSD2基因编码389氨基酸残基,与各物种的此氨基酸序列有较高的同源性:牛(96.13%),猪(77.06%),犬(70.44%),狨(65.72%),长臂猿(65.46%),黑猩猩(65.21%),人(64.69%),小家鼠(58.35%),与斑马鱼的此基因序列同源性较低,为(37.85%)。
3.湖羊17β-HSD2基因的组织差异表达
本试验采取了湖羊的28个组织:瘤胃,网胃,瓣胃,皱胃,十二指肠,空肠,回肠,盲肠,直肠,结肠,心,肝,脾,肺,肾,子宫角,输卵管,子宫体,延髓,下丘脑,脑桥,垂体,大脑,松果体,小脑,肾上腺,嗅球,卵巢。利用RT-PCR确定其组织分布,利用荧光定量PCR确定17β-HSD2基因mRNA在各组织中的表达水平。通过实验,我们得到以下数据:17β-HSD2基因在采取的28个组织中除了肺之外,都检测到mRNA表达。并且在消化道组织以及肝脏组织中表达量最高,推测消化道组织以及肝脏组织为类固醇激素的重要代谢位点。17β-HSD2的广泛分布说明了其在维护湖羊身体的性激素代谢水平中发挥了重要的作用。
4.不同饲喂量饲喂组17β-HSD2的表达水平
试验过程总共选11只成年经产母羊(3~4岁),体重、体况接近。分为高低量饲喂组0.5M(n=6),1.5M(n=5),1M为正常饲喂标准。所有羊用全价混合日粮饲喂7天后,统一放入阴道海绵栓,同期发情结束后第6天分别按1.5M和0.5M饲喂,第12天屠宰后采取28个组织,利用荧光定量PCR检测不同饲喂组的组织中17β-HSD2基因的mRNA表达水平差异。结果表明,在瘤胃,瓣胃,十二指肠,垂体组织中mRNA表达水平差异显著(P<0.05),在盲肠组织中表达接近显著(P=0.059)。在垂体组织中差异显著但是总体表达量不高,说明黄体期短期饲喂能影响17β-HSD2 mRNA的表达,然后通过生殖轴作用继而影响卵泡的发育,但是这种影响作用应该是微小的。在消化道4个组织中差异显著说明,消化道各组织可能作为性激素的代谢位点,代谢后直接排出体外,也可能是防止湖羊饮食中的一些性激素类似物进入身体血液,具体的功能有待进一步探究。