牛精子发生相关新基因b-DAZL的克隆、生物信息学分析与组织表达研究

人和多种动物的DAZL(Deleted in AZoospermia-like)基因是精子发生的重要调控因子,DAZL基因突变或表达缺乏将导致精子发生过程减数分裂障碍和雄性不育.文中采用电子克隆和克隆测序方法获得了黄牛DAZL基因cDNA全序列,利用生物信息学方法进行黄牛DAZL基因序列和蛋白结构分析,并对黄牛、牦牛和犏牛DAZL基因的组织表达特征进行了分析.结果发现：黄牛DAZL基因cDNA全长2509bp,编码295个氨基酸(命名为b-DAZL);b-DAZL基因含有12个外显子和11个内含子,定位于牛1号染色体末端;b-DAZL基因与哺乳纲各物种同功能基因开放阅读框的同源性为90%—94%,其编码蛋白含有DAZL典型的RNA识别基序（RRM）,DAZ 重复基序,Pumilio-2 和PABP 作用位点.RT-PCR结果显示：b-DAZL基因仅在成年黄牛和成年牦牛睾丸、卵巢组织中表达,在成年F1代犏牛的卵巢组织中表达而在睾丸组织中检测不到表达信号,且犏牛睾丸组织切片表现出DAZL基因缺失的典型精子发生障碍表型,因此推测b-DAZL基因在牛精子发生过程中发挥重要作用,可能与F1代犏牛雄性不育相关,是犏牛雄性不育的候选基因.     

牛精子发生相关新基因b-DAZL的克隆、生物信息学分析与组织表达研究

人和多种动物的DAZL(Deleted in AZoosPermia-like)基因是精子发生的重要调控因子,DAZL基因突变或表达缺乏将导致精子发生过程减数分裂障碍和雄性不育.文中采用电子克隆和克隆测序方法获得了黄牛DAZL,基因cDNA全序列,利用生物信息学方法进行黄牛DAZL基因序列和蛋白结构分析,并对黄牛、牦牛和犏牛DAZL基因的组织表达特征进行了分析.结果发现黄牛DAZL,基因cDNA全长2509 bp,编码295个氨基酸(命名为b-DAZL);b-DAZL基因含有12个外显子和11个内含子,定位于牛1号染色体末端;b-DAZL基因与哺乳纲各物种同功能基因开放阅读框的同源性为90%一94%,其编码蛋白含有DAZL典型的RNA识别基序(RRM),DAZ重复基序,Pumilio一2和PABP作用位点.RT-PCR结果显示b-DAZL,基因仅在成年黄牛和成年牦牛睾丸、卵巢组织中表达,在成年F1代犏牛的卵巢组织中表达而在睾丸组织中检测不到表达信号,且犏牛睾丸组织切片表现出DAZL,基因缺失的典型精子发生障碍表型,因此推测b-DAZL基因在牛精子发生过程中发挥重要作用,可能与F1代犏牛雄性不育相关,是犏牛雄性不育的候选基因.     

犏牛及其亲本JGF2基因mRNA表达水平、DNA甲基化状态差异分析

黄牛与牦牛远缘杂交一代犏牛表现出很强的杂种优势,但其雄性不育使得杂种优势的利用受到了极大限制.为了从表观遗传学角度研究这一生殖隔离现象的生理机制,通过Real-time PCR检测了犏牛及其亲本睾丸组织中IGF2基因mRNA表达水平,并用亚硫酸氢钠测序法检测了血液和睾丸组织中JGF2基因第10外显子DMR区DNA甲基化状态.结果发现犏牛睾丸组织中IGF2基因mRNA表达水平最低,与亲本的表达水平差异极显著(P<0.01);牛(犏牛、黄牛和牦牛)血液和睾丸中JGF2基因的DNA甲基化程度均较高(90%以上),其中犏牛高于其亲本,但没有达到显著水平.实验结果说明IGF2基因mRNA表达水平与牛精子发生有关,可能在牛的精子发生过程中发挥重要作用,并可能与犏牛雄性不育有关;IGF2基因第10外显子DMR区的甲基化与IGF2基因在犏牛及其双亲睾丸中的表达差异无关,可能是其他的机制参与调节IGF2基因的表达.     

犏牛及其亲本IGF2基因mRNA表达水平、DNA甲基化状态差异分析

黄牛与牦牛远缘杂交一代犏牛表现出很强的杂种优势,但其雄性不育使得杂种优势的利用受到了极大限制．为了从表观遗传学角度研究这一生殖隔离现象的生理机制,通过Real—timePCR检测了犏牛及其亲本睾丸组织中IGF2基因mRNA表达水平,并用亚硫酸氢钠测序法检测了血液和睾丸组织中IGF2基因第10外显子DMR区DNA甲基化状态．结果发现犏牛睾丸组织中IGF2基因mRNA表达水平最低,与亲本的表达水平差异极显著（P〈0．01）;牛（犏牛、黄牛和牦牛）血液和睾丸中IGF2基因的DNA甲基化程度均较高（90％以上）,其中犏牛高于其亲本,但没有达到显著水平．实验结果说明IGF2基因mRNA表达水平与牛精子发生有关,可能在牛的精子发生过程中发挥重要作用,并可能与犏牛雄性不育有关;IGF2基因第10外显子DMR区的甲基化与IGF2基因在犏牛及其双亲睾丸中的表达差异无关,可能是其他的机制参与调节IGF2基因的表达．     

牦牛和犏牛睾丸SAMD12基因的克隆测序及其mRNA水平比较

SAMD12是新近发现的SAM结构域家族成员.为进一步探究犏牛雄性不育的分子机制,实验从健康成年牦牛(n=10)和雄性不育犏牛(n=7)睾丸组织中提取总RNA,利用常规基因克隆技术,对牦牛SAMD12基因进行克隆测序,并采用实时荧光定量PCR技术,比较牦牛和犏牛睾丸中SAMD12基因mRNA水平.结果本实验克隆获得了牦牛SAMD12基因的3种变异体,分别命名为v715、v779和v852.v715与普通牛5号变异体完全对应;v779含SAM结构域但与普通牛序列存在一些差异,可能是SAMD12基因的新变异体类型;v852无结构域部分可能不表现活性.定量PCR结果显示:SAMD12基因在牦牛和犏牛睾丸中均有表达,但表达量差异不显著,推测其表达水平与犏牛雄性不育无直接关系.     

牦牛和不育犏牛睾丸中LGR4和ZNF281基因mRNA水平的分析

LGR4和ZNF281是信号转导通路中的重要分子,参与广泛的生物学过程.研究的目的是比较这两个基因在牦牛及其杂交后代睾丸中的表达.从成年牦牛(n=10)和雄性不育犏牛(n=7)睾丸中提取总RNA,采用实时定量PCR技术检测LGR4和ZNF281基因的mRNA水平.结果显示,这两个基因在睾丸组织中均有较高的表达水平,其中LGR4基因在牦牛和犏牛睾丸中表达量没有显著差异,而ZNF281基因在牦牛睾丸中的表达量极显著高于雄性不育犏牛(P 0. 01),差异达4. 7倍.推测ZNF281在犏牛睾丸中的低表达可能与其雄性不育有关.     

小鼠睾丸TERT表达的增龄变化

应用免疫组织化学和图像分析方法研究了10,20,30,60,90天龄的小鼠睾丸不同分化类型生殖细胞中端粒酶催化亚基TERT的表达.结果发现在精子发生过程中精原细胞及成熟精子中均未见TERT阳性表达,而初级精母细胞尤其是粗线期精母细胞和精子细胞是高表达TERT的细胞类群,附睾管上皮细胞也呈TERT阳性表达;同时TERT在小鼠个体发育过程中的表达存在着从弱到强再到弱的动态变化趋势.结果表明TERT在小鼠睾丸中的表达特点与精子发生过程密切相关,可能对维持生殖细胞遗传物质的完整性和减数分裂的正常进行发挥着重要作用.     

利用双向电泳-质谱技术鉴定牦牛和犏牛睾丸中 的差异表达蛋白质

比较了牦牛和犏牛睾丸组织中蛋白质的表达差异; 应用双向电泳-质谱技术, 对牦牛和犏牛的睾丸组织中差异蛋白质进行分离和鉴定; 对获得的22个差异表达点进行质谱鉴定和数据库搜索, 获得了19个蛋白质, 其中有3种分子伴侣可能与犏牛雄性不育有关; 研究结果表明, 牦牛和犏牛睾丸组织中存在差异表达蛋白, 并可利用双向凝胶电泳进行分离, 为进一步分析犏牛雄性不育的原因提供了线索.     

利用双向电泳-质谱技术鉴定牦牛和犏牛睾丸中的差异表达蛋白质

比较了牦牛和犏牛睾丸组织中蛋白质的表达差异;应用双向电泳-质谱技术,对牦牛和犏牛的睾丸组织中差异蛋白质进行分离和鉴定;对获得的22个差异表达点进行质谱鉴定和数据库搜索,获得了19个蛋白质,其中有3种分子伴侣可能与犏牛雄性不育有关;研究结果表明,牦牛和犏牛睾丸组织中存在差异表达蛋白,并可利用双向凝胶电泳进行分离,为进一步分析犏牛雄性不育的原因提供了线索.     

PCNA基因在小鼠睾丸发育过程中的表达研究

为探讨PCNA基因在小鼠睾丸生后发育全过程中的表达规律,以16组出生后不同发育时期的昆明种正常小鼠睾丸组织为材料,在其石蜡组织切片上进行PCNA蛋白的免疫组化检测及PCNA基因的DNA-mRNA原位杂交检测.结果发现:PCNA蛋白仅在精原细胞及初级精母细胞中表达,其表达峰值出现在小鼠生后第11天;PCNA基因在初级精母细胞、次级精母细胞、圆形精子细胞以及少数精原细胞中均有表达,其中初级精母细胞中的表达信号相对强烈.上述结果表明,PCNA基因参与了小鼠睾丸发育过程中精原细胞及初级精母细胞的DNA复制过程,其mRNA表达和蛋白质表达存在着一定差异.     

Quox—1基因同源序列在豚鼠精子形成中的表达

以地高辛标记的Ｑｕｏｘ－１基因ｃＤＮＡ的ｃ３片段为探针，与豚鼠基因组ＤＮＡ作Ｓｏｕｔｈｅｒｎ杂交，结果表明，在豚鼠基因组中存在Ｑｕｏｘ－１基因同源序列，以抗ＱＵＯＸ－１蛋白的特异性抗体对成年豚鼠睾丸，附睾和幼年豚鼠睾丸的组织切片进行免疫组织化学分析，发现在豚鼠精子发生中精子细胞分化为精子阶段有类ＱＵＯＸ－１蛋白提示Ｑｕｏｘ－１基因同源序列可能对豚鼠精子发生中的精子形成过程有调控作用。     

Boule基因在精子发生过程中的作用

精子发生是一个复杂的细胞分化过程,生精细胞经过有丝分裂和减数分裂产生单倍型的精细胞,精细胞再经过复杂的形态变化而形成成熟的精子。这一过程需要众多基因表达的精确调控。目前已发现了一些与男性不育相关的候选基因,这些候选基因中的DAZ(Deleted in azoospermia)基因家族在精子发生过程中发挥关键性的调控作用。Boule基因是2001年发现的DAZ家族的新成员,是人类精子发生过程中重要的调控因子。Boule表达的改变或BOULE蛋白的缺乏可引起减数分裂阻滞和精子生成障碍,从而导致无精子症并产生不育。     

牦牛和黄牛睾丸组织Prdm9基因cDNA序列的比较

为比较牦牛与普通牛Prdm9基因的序列特征,采用RT-PCR和3’-RACE方法,从牦牛和黄牛睾丸组织总RNA中分别获得Prdm9基因的部分cDNA序列,经过拼接后获得了牦牛和黄牛Prdm9基因的完整cDNA序列,长度分别为2580bp和2421bp,编码序列长度均为2091bp,共编码696个氨基酸,氨基酸序列相似性为98.56%.分析显示,牦牛和黄牛Prdm9基因开放阅读框有10个核苷酸同义突变和10个单核苷酸多态性(SNPs),并导致10个氨基酸差异,其中4个位于锌指域.研究结果表明,牦牛和黄牛Prdm9基因结构特征类似,但在锌指域存在一些氨基酸差异,可能会影响该基因的功能.     

一条在人睾丸中高表达的新的环指蛋白(RNF20)

从人胎脑构建的cDNA文库中,通过大规模测序筛选的方法获得一条新基因,该基因蛋白序列含有1个环指（RING finger)基序及2个进核信号（nuclear localization signal NLS)序列,钭此基因命名为RNF20（RING Finger 20),用放射杂交细胞系（Radial hybrid RH)方法定位此基因在人染色体的9q22上,Northern杂交表明,其mRNA在睾丸组织中高表达,用小鼠睾丸做原位杂交表明,小鼠的同源基因在精原细胞及初级精母细胞中高表达,未成年小鼠睾丸中的精原细胞没有发达,提示RNF20可能参与精子发生的调控作用。     

一个新的人类精子发生相关蛋白激酶cDNA的克隆

蛋白磷酸化被认为在精子发生过程中起重要作用,从人类胎脑cDNA文库中得到2个克隆,分别长1840bp和1571bp,后者仅比前者在3非翻译区少了约300个核苷酸,二者拟编码322个氨基酸残基,基序分析发现其中含有1段明显的蛋白激酶其序,Northern杂交显示其在睾丸中有显著表达,暂命名为精了发生相关蛋白激酶,原位杂交表明精子发生相关蛋白激酶基因在性成熟小鼠睾丸中主要表达在生精小管的外层细胞中,而这一层细胞主要包含分裂的精原细胞的初级精母细胞,提示精子发生相关蛋白激酶可能在精子发生过程中起着比较重要的作用。     

黄颡鱼Scp3基因全长cDNA的克隆和表达模式研究

本研究采用RT-PCR和RACE相结合的方法,从长江流域重要的经济鱼类黄颡鱼(Tachysurus fulvidraco)中克隆了与减数分裂密切相关基因Scp3的全长cDNA,并对它的序列、系统进化、组织和细胞表达模式进行了研究。克隆得到的Scp3cDNA全长为1 143bp,编码240个氨基酸;系统进化分析表明黄颡鱼Scp3蛋白与同为鲇形目(Siluriformes)的斑点叉尾鮰(Ietalurus punetatus)Scp3蛋白同源性最高;序列分析结果表明,黄颡鱼Scp3蛋白含有脊椎动物Scp3蛋白保守的卷曲螺旋结构域(Coiled coil domain)和2个保守基序(CM1和CM2);组织和细胞表达模式的研究显示Scp3基因仅表达于黄颡鱼雌雄性腺:1)在精巢中仅表达于初级精母细胞和次级精母细胞;2)在卵巢中仅在初级生长期和卵黄发生前期表达。本文首次从黄颡鱼中克隆得到Scp3全长cDNA并对其进行组织和细胞表达模式的研究,为后续研究脊椎动物生殖细胞的分化及其相互作用奠定了基础。     

龙胆FtsZ基因的克隆及其在花瓣发育过程中的表达

以用RT-PCR从龙胆中克隆的FtsZ基因的cDNA片段(约800bp)作为探针,从cDNA文库中筛选到全长cDNA.递推氨基酸序列分析表明,该cDNA编码的多肽具有FtsZ蛋白的典型保守序列,N端氨基酸序列具有质体导肽特征,推测在叶绿体内起作用.随着龙胆花瓣发育进程,与质体分裂相关的FtsZ基因表达逐渐减弱,类胡萝卜素生物合成代谢途径中的Zds基因表达逐渐增强;叶绿素含量降低而类胡萝卜素含量增高,叶绿体逐渐转变成花色体,花色由绿转黄.     

黑脊倒刺鲃scp3基因的克隆及其表达

为了从分子水平上研究鱼类生殖细胞发育的机制,首次从重要的经济养殖鱼类黑脊倒刺鲃中克隆出了生殖细胞减数分裂Ⅰ相关基因scp3的部分同源序列scscp3:该序列长477 bp,编码159个氨基酸.经比对发现,其编码的蛋白序列与斑马鱼scp3蛋白等具有高度的同源性.不同组织RT-PCR结果显示:scscp3基因仅在生殖细胞中...     

藏黄牛褪黑激素合成酶AA-NAT基因cDNA克隆及序列的比较分析

哺乳动物季节性繁殖主要受褪黑激素调控, 而褪黑激素的分泌受其2个合成酶HIOMT和AA-NAT调控. 分布于青藏高原的藏黄牛和牦牛是典型的季节性繁殖动物, 普通黄牛繁殖则季节性不明显. 比较分析它们三者的AA-NAT序列, 从而进一步研究它们繁殖的季节性. 采用RT-PCR技术,从2个公藏黄牛个体的松果体组织总RNA中分别克隆到AA-NAT基因的表达序列, 并对其进行生物信息学分析. 结果表明:藏黄牛AA-NAT基因的表达序列全长为624bp, 开放阅读框(ORF)为621 bp, 编码207个氨基酸, 预测其表达蛋白分子量为52.3005kDa, 等电点为5.06, 不具有信号肽, 有两个具有较高可能性的跨膜区, 存在4个O连接糖基化位点, 而不存在N连接糖基化位点, 有3个潜在的Ser和3个Thr磷酸化位点. 藏黄牛该基因表达序列核苷酸及编码氨基酸与亲缘关系较远的牦牛一致, 而与亲缘关系较近的普通黄牛却有一定差异, 这可能与繁殖的季节性有关.     

牦牛Caspase-3克隆、序列分析与组织表达研究

半胱天冬酶3(Aspartate-specific cysteinyl proteinase 3,Caspase-3)是哺乳动物最重要的细胞凋亡执行者,为探究Caspase-3基因在牦牛繁殖活动中的调控作用奠定基础,试验对牦牛Caspase-3编码区进行克隆和生物信息学分析,并比较牦牛和黄牛下丘脑、垂体、卵巢、输卵管及子宫等组织的表达差异.结果表明:牦牛Caspase-3基因编码区全长834 bp,编码277个氨基酸,与黄牛Caspase-3基因相比同源性最高(99. 52%)且遗传距离最近,发生4个碱基突变;与鸡同源性最低(71. 32%)且遗传距离最远,保守且符合动物进化进程.q PCR结果显示Caspase-3在牦牛生殖轴中的表达量均高于黄牛,其中,在下丘脑、输卵管中达到P 0. 01水平,在子宫中达到P 0. 05水平.推测极端环境应激引起Caspase-3基因的高表达可能影响母牦牛的繁殖性能.