猪载脂蛋白A5基因克隆、表达与遗传变异的研究

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脂肪性状是影响猪肉品质的一个重要的经济性状。研究表明,载脂蛋白A5(Apolipoprotein A5,ApoA5)存在于机体血浆极低密度脂蛋白、高密度脂蛋白和乳糜微粒中。ApoA5基因不仅在结合、转运脂质及稳定脂蛋白的结构上具有重要作用,而且还调节脂蛋白代谢关键酶活性,参与脂蛋白受体的识别,在脂类代谢中发挥极为重要的功能。1.试验采用RT-PCR与RACE方法,以马身猪为试验材料,克隆了猪ApoA5基因的全长cDNA序列,该序列的NCBI登录号为HM991258。该基因cDNA全长1917 bp,开放阅读框(ORF)为1092 bp,编码364个氨基酸残基的成熟蛋白,预测其蛋白分子量为41.15 kDa。该基因包括1个启动密码子(ATG),1个终止密码子(TAA),3个poly A加尾信号(AATAAA),24 bp的5′端非翻译区(5′-UTR)和801 bp的3′端非翻译区(3′-UTR)。猪ApoA5基因的克隆与序列研究,将为进一步研究该基因的生物学功能提供分子理论基础。2.运用生物信息学方法,预测和分析了猪ApoA5基因编码蛋白的理化特性、翻译后的修饰位点、功能域、二级结构及三级结构等,构建了cDNA序列的NJ无根系统发育树,并对其氨基酸序列进行了同源性比对。分析结果表明,ApoA5属于非跨膜蛋白,ApoA5基因cDNA编码的氨基酸序列没有发现糖基化位点;预测到有6个Ser和4个Thr存在潜在的磷酸化;预测ApoA5蛋白的二级结构中α螺旋占98.07%,无规则卷曲占1.93%;以人的ApoA5蛋白为模板进行同源建模,获得马身猪ApoA5蛋白的理论三维结构。本研究所预测的结果将为ApoA5蛋白相关功能的研究提供一定参考依据。3.采用实时荧光定量PCR方法,分析了ApoA5基因在大白猪和马身猪不同组织中表达差异和60、90、120、150和180d时的肝脏、肌肉、脂肪组织中的表达发育变化规律。检测结果显示:ApoA5基因在肝脏、皮下脂肪、背最长肌、小肠、肾脏、胰脏、心脏和胃等8种组织都表达,且组织之间的表达量存在极显著差异(P<0.01),提示ApoA5基因的表达丰度具有一定的组织特异性;在肝脏中,两品种均是180 d时表达量最高,但60 d150 d间内的发育变化存在显著的品种差异(P<0.01),且大白猪除150 d时显著低于马身猪外,其它各阶段均高于马身猪;ApoA5表达量在60180 d大白猪背最长肌中表现出随日龄逐渐升高的趋势,在180 d时达到最大值,各日龄时间点之间的表达量存在极显著差异(P<0.01)。而马身猪背最长肌ApoA5表达量表现出先升高、降低、后急剧升高的变化模式,马身猪峰值出现早,并在150 d后在此出现急剧上升;ApoA5基因在大白猪和马身猪脂肪组织发育过程中分别呈现下调和上调表达趋势。大白猪表达量峰值出现较早,从60 d后逐渐下降。马身猪表达量峰值出现在三个时间点,即在60 d、120 d、180d时,180 d时达到最高值。两品种间比较,马身猪在各时间点ApoA5表达量均高于大白猪,且差异极显著(P<0.01)。结果提示ApoA5基因可能与猪脂肪代谢与脂肪沉积的调控有关,并可能影响肉质性状。4.试验将ApoA5基因的CDS片段亚克隆至pET32a(+)原核表达载体中,成功构建了猪ApoA5基因的原核表达重组质粒pET32a-ApoA5,重组质粒转化大肠杆菌BL21进行诱导表达。SDS-PAGE电泳结果显示,在IPTG诱导8 h时,外源蛋白表达效率最高;Western-blot检测发现经诱导表达的蛋白产物相对分子质量约为46 kD,与预测的大小一致,融合蛋白表达量占总蛋白的41.2%。研究结果为进一步探究ApoA5蛋白的功能和性质奠定了基础。5.试验采用免疫印迹技术,对不同猪种的各组织中ApoA5基因的蛋白表达水平进行相对定量分析。检测结果显示:ApoA5基因在肝脏、皮下脂肪与小肠组织高表达,在肌肉、心脏、胰脏组织中表达丰度中等,而在其他组织中表达较少。ApoA5基因在大白猪与马身猪各组织中均为肝脏组织表达量最高,且分别极显著高于其它各组织(P<0.01);两品种猪肝脏组织中ApoA5基因表达的发育性变化模式不同。ApoA5基因在马身猪肝脏组织发育过程中呈现下调的表达趋势,马身猪表达量峰值出现较早,从60日龄后逐渐下降。而大白猪ApoA5表达量峰值出现在90日龄,90日龄后,表达量呈现下调趋势。两品种间比较发现,大白猪在90、120、150和180日龄时间点的表达量均高于马身猪,且差异极显著(P<0.01)。结果提示ApoA5基因表达差异与不同经济类型猪种的遗传调控有关。6.试验采用PCR-SSCP技术对马身猪8个猪群体ApoA5基因进行了多态性检测,并采用单变量动物模型进行了多态性与山西白猪生长性状的关联分析。结果显示,ApoA5基因在5’-UTR、Intron 2、Exon/3’-UTR等位点发现存在遗传多态性,表现出共计11个单倍型,本研究所涉及的8个群体均存在较丰富的遗传变异。ApoA5基因的多态性在体重性状(初生重、断奶重、6月龄体重)和体尺性状(体长、体高)以及背膘厚性状方面具有显著的世代效应和性别效应,并初步推断,猪ApoA5基因的多态性与生长性状存在一定的关联性。综上所述,通过对猪ApoA5基因的系统研究,为揭示ApoA5的功能以及ApoA5基因对脂肪代谢的分子遗传调控机制提供了重要的科学依据。
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