湖羊Lrh-1和LHR基因的研究

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肝受体类似物-1(Theliverreceptorhomolog-1;Lrh-1)属于核受体(Nuclearreceptors;NRs)5A亚家族中第2个成员(Nuclearreceptorsubfamily5,groupA,member2),所以Lrh-1也称NR5A2。Lrh-1自小鼠肝脏中克隆出来以后,已采用原位杂交、逆转录PCR(ReverseTranscription-PolymeraseChainReaction;RT-PCR)、Northern杂交和免疫组化方法证明Lrh-1mRNA和蛋白在人和小鼠心、胃、肺、脑、肝、胆囊、胰腺外分泌部、唾液腺、肠、卵巢、脂肪、膀胱等组织中存在,表明Lrh-1在动物胚胎发育、分化、胆固醇代谢、胆汁酸的动态平衡以及类固醇激素生成等方面具有重要的作用。本研究采用cDNA末端快速克隆技术(rapid-amplificationofcDNAends;RACE)、实时荧光定量(Real-timereverse-transcriptionPCR;qRT-PCR)、蛋白质印迹法(Westernblot)、免疫组织化学方法对湖羊Lrh-1基因进行了检测与生物信息学分析,获得湖羊Lrh-1基因在组织中的表达分布以及特异性组织表达谱,为深入了解Lrh-1基因的生理学功能、开发生殖调控方式以及揭示其在湖羊组织中的调节作用机理奠定基础。  黄体生成素(Luteinizinghormone;LH)是由垂体前叶的促性腺激素细胞分泌的一种糖蛋白类激素,其作用的发挥必须依赖促黄体素受体(luteinizinghormonereceptor;LHR),LH与LHR的胞外功能区结合后可激活环腺苷酸系统(Cyclicadenosinemonophosphate;cAMP),引起类固醇激素的合成和分泌,进而参与调节动物性腺发育和受精卵着床等生理过程。近年来相关研究表明,LHR不仅在动物性腺中有高表达,在许多非性腺组织中也有丰富的表达,表明该基因在动物非性腺组织中具有重要的调节作用。此外,LHR基因突变现已在人和动物群体中检测到,这些突变中已证实部分与动物性早熟、性腺机能异常以及繁殖力性状存在一定的关系。本研究采用qRT-PCR和酶联免疫吸附(Enzyme-linkedimmunosorbentassay;ELISA)方法检测了发情周期四个阶段湖羊LHR基因mRNA和蛋白在非性腺组织中的表达,以期获得湖羊LHR基因特异性非性腺组织表达谱以及在组织中的表达变化规律。通过单核苷酸多态性(singlenucleotidepolymorphism;SNP)方法检测三个绵羊品种(湖羊、晋中绵羊、陵川半细毛羊)LHR第11外显子区多态性,对比分析不同突变型与繁殖性状间相关性,为绵羊繁殖性状相关遗传标记辅助选择提供参考依据。  本研究共分为四大部分,第一部分采用RACE方法获得了湖羊Lrh-1基因cDNA序列信息,并分析了该基因的生物信息学特性;第二部分采用免疫组织化学、qRT-PCR和Westernblot方法检测湖羊Lrh-1基因mRNA和蛋白在组织中的表达分布,并分析该基因在发情周期四个阶段下丘脑和垂体组织中的表达变化特点。第三部分检测并分析了发情周期四个阶段湖羊LHR基因在组织中的表达;第四部分分析了湖羊LHR基因第11外显子区多态性及与繁殖性状的相关性;主要研究结果如下:  第一部分:以湖羊肝脏组织为材料对Lrh-1基因序列进行RT-PCR和RACE测定,并用DNAman、Tmpred,SignalP3.0,TargetP1.1,Expasy,PSORTⅡprediction等生物信息学分析软件和在线工具,对Lrh-1cDNA序列及其蛋白的理化特性、跨膜结构、信号肽和二级结构进行了生物信息学分析。结果表明:湖羊Lrh-1基因cDNA序列全长1488bp,编码区共编码495个氨基酸,氨基酸序列与牛、人、马、猴、犬、小鼠、褐鼠的氨基酸同源性分别为98%、97%、96%、97%、97%、86%和86%。  第二部分:采用免疫组织化学和qRT-PCR方法对湖羊脑、消化系统、生殖系统等组织进行-Lrh-1分布定位及组织表达谱检测。结果显示,Lrh-1免疫阳性颗粒在湖羊组织中分布广泛,在检测的湖羊下丘脑和垂体分泌细胞、复胃和肠道的粘膜上皮细胞、固有层和腺细胞、心肌细胞、肝细胞、肾小管细胞、卵泡颗粒细胞、输卵管粘膜分泌细胞和子宫腺细胞均有分布,特别是在具有分泌功能的细胞中有较强的免疫阳性信号。Lrh-1mRNA在湖羊25个组织中均检测到表达,其中在下丘脑、回肠、盲肠、胰和子宫组织中检测到丰富的表达量,特别是在下丘脑中表达量最高。对比分析发情周期四个阶段湖羊下丘脑和垂体组织中Lrh-1mRNA表达量变化规律,结果表明,垂体组织中Lrh-1mRNA表达量在发情周期四个阶段存在显著差异(P<0.05),在发情前期时最高,此后表达量逐渐减少,至间情期时达最低值;下丘脑组织中Lrh-1mRNA表达量除发情后期极显著(P<0.01)增高外,其他阶段表达量间没有显著差异(P>0.05)。采用Westernblot方法在湖羊下丘脑、垂体、卵巢和输卵管组织中检测到67KD的Lrh-1蛋白。  第三部分采用qRT-PCR和ELISA方法对发情期(第0天)、发情后期(第3天)、间情期(第10天)和发情前期(第14天)的健康、经产、同父异母湖羊的下丘脑、垂体、嗅球、延髓、复胃、大肠、小肠、肝脏、胰腺、肾脏、输卵管、子宫等21个非性腺组织样本中LHRmRNA和蛋白质表达量进行了检测。检测结果显示,发情周期四个阶段湖羊样本组织中LHRmRNA和蛋白表达量间存在极显著相关性(P<0.01),且具有明显差异的LHR基因组织表达谱。在发情周期不同阶段的同一种组织的LHR相对定量分析中,除个别组织样外,多数组织中的表达量检测结果均显示在发情期时为最低值。同一种组织中LHR表达量变化趋势分析结果显示,垂体、嗅球、输卵管、子宫、肾脏、空肠、回肠和十二指肠组织中LHR表达量变化趋势相似,均为在发情期时最低,此后表达量明显增加,到间情期时达最高值,而到发情前期时表达量明显降低;下丘脑与直肠组织中LHR表达量变化趋势相似,在发情后期时表达量最高;网胃与结肠中LHR表达量变化趋势相似,均在发情前期时达最高值;瓣胃与皱胃组织中LHR表达量除发情期最低外,其他阶段的表达量相近,均较丰富。这一结果表明,LH对湖羊非性腺组织器官的消化、吸收以及生理代谢等功能可能具有重要的调节作用,且在部分组织中的作用强度可能受到发情周期不同生理状况的影响。  第四部分通过聚合酶链式反应-单链构象多态性(PolymeraseChainReaction-SingleStrandConformationPolymorphism;PCR-SSCP)检测方法,以6对引物分别检测了三个绵羊品种——湖羊、晋中绵羊和陵川半细毛羊LHR基因第11外显子区核酸序列的单核苷酸多态性。在6对引物扩增产物中,只有引物P2和P6的扩增片段具有多态性。引物P2扩增区存在两种基因型,分别为LL和LM型,在三个绵羊品种中均未检测到MM型;引物P6扩增区存在6种不同SSCP带型,经序列比对分析存在T2053A、A2044T和G2003A的错义突变。P2扩增区基因型分布在湖羊和晋中绵羊群体中差异不显著(P>0.05),但分别与陵川半细毛羊群体存在极显著差异(P<0.01);P6扩增区,2053、2044、2003位点各基因型分布在湖羊和晋中绵羊间差异不显著(P>0.05),而分别与陵川半细毛羊间存在显著差异(P<0.05)。P2扩增位点仅陵川半细毛羊的基因分布不符合哈代—温伯格定律;P6扩增区湖羊和晋中绵羊在各突变位点的等位基因频率处于群体平衡状态,陵川半细毛羊除2003突变位点基因分布处于群体不平衡状态外,其余突变位点的等位基因频率分布符合哈代—温伯格定律;LHR第11外显子不同基因型湖羊各胎次产羔数差异不显著(P>0.05),表明LHR第11外显子区多态性对湖羊的性早熟和高繁殖力性状没有显著影响。  本研究首次系统的对三个绵羊品种LHR第11外显子区多态性与繁殖性状间相关性、湖羊非性腺组织中LHR在发情周期四个阶段中的表达变化以及Lrh-1基因在组织中的分布表达进行了检测与分析,这将为绵羊高繁殖力性状分子标记辅助选择以及深入研究LHR和Lrh-1基因在湖羊组织器官功能中的调节作用机理奠定基础。
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