MSTN基因的研究进展及其应用
肌肉生长抑制素基因在重要经济动物育种中的研究进展

2023·05XUMUSHOUYI 畜牧兽医摘要:肌肉生长抑制素(myostain ,MSTN )又称生长分化因子8,是转化生长因子-β超家族的一员,是动物体正常运作所必需的蛋白质,也是肌肉发育的负性调节因子,决定了动物的整体肌肉质量。
由于MSTN 的突变,许多大型动物,包括牛、羊、狗和人类,都表现出“双肌”表型。
本文首先概述MSTN 的结构特征、表达规律、生物学功能和作用机制,然后介绍了肌肉抑制素基因的多态性在动物育种领域的重要意义,以及MSTN 基因编辑技术在牛、羊、猪等经济动物生产中的应用情况。
关键词:肌肉生长抑制素;双肌表型;多态性;基因编辑肌肉性状是影响畜牧生产中的重要经济性状,提高家畜肌肉品质是家畜育种工作者的毕生追求。
肌肉生长抑制素(myostain ,MSTN ),又名生长分化因子8(growth and differentiation factor 8,GDF8),是目前唯一明确的对骨骼肌生长发育和再生起负向调节作用的分泌性糖蛋白,对肌肉发育和稳态维持都起着重要作用,其自然突变或敲除导致的蛋白功能失活或者表达量下降都会导致肌肉异常发达,反之,其表达上升则会引起肌肉萎缩。
MSTN 缺失型家畜骨骼肌重量增加,使得肌肉与其他组织相比,比例大大提高。
自然界中存在MSTN 天然突变体动物:如比利时蓝牛、皮埃蒙特牛、特克赛尔羊,其肌肉异常发达的“双肌”表型引起了遗传育种研究领域的高度关注。
1MSTN 基因的结构特征MSTN 基因编码的MSTN 蛋白因其具有转化生长因子β(transforming growth factor beta )超家族的典型结构特征而成为了TGF -β超家族的成员之一,但相较于其他家族成员,其C 端的氨基酸序列要更短一些。
MSTN 基因在不同物种中结构相似且高度保守,包括三个相似大小的外显子以及两个内含子,但其在不同脊椎动物物种中的染色体定位并不相同。
MSTN 位于人、黑猩猩、牛、绵羊和山羊的2号染色体上,位于小鼠1号染色体上,位于大鼠9号染色体上,位于猪15号染色体上,位于马18号染色体,位于狗37号染色体,而兔、鸡的该基因定位在7号染色体。
山羊MSTN基因研究进展及其在甘肃本地山羊上的应用,检测报告

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山羊MSTN基因研究进展及其在甘肃本地山羊上的应用杨军祥(甘肃省畜牧兽医研究所,甘肃平凉744000)251345991摘要:肌肉生长抑制素(MSTN),又被称为生长分化因子8(GDF-8),是转化生长因子β超家族成员之一,广泛分布于脊椎动物体内,在维持动物机体组织稳态、胚胎发育、骨骼肌生长发育等方面发挥重要的调控作用,该基因的变异、缺失或抑制其表达量等可能会导致肌肉的过度肥大。
本文主要通过对M STN基因的结构和特征,生物学功能、多态性信息及调控机制等方面的研究进展进行简单综述,探讨MS TN基因与山羊生长性状的关系及其在经济性状标记辅助选择方面的应用前景,为相关领域的科研工作者提供参考。
关键词:肌肉生长抑制素(MSTN);生物学特征;调控机制;研究进展[中图分类号] S827[文献标识码] AAbstract: MSTN gene, also known as growth differentiation factor 8 (GDF-8),is the member oftran sforming growth factorbeta superfamily (TGF-βs), which widely distributes in vertebrates and plays the mp ortant regulatory roles in maintainingsteady state of animals, embryo development, skeletal muscle growth and development, etc.The mutation, deficiency and abnormal expression of MSTN gene may lead to hyp ertrophy of muscles. This study mainly summarizes the structure, characteristic, biology characteristic, pol ymorphism and regulatory mechanism of MSTN gene, to evaluate the relationship between MSTN genean dgrowth trait of goat, and the application prospect in marker assisted selection of economic trait, this stu dy may provide some foundation for researchers in related field.Keywords: MSTN gene; biology characteristic; regulatory mechanism; research progres肌肉生长抑制素(Myostatin,MSTN),又被称为生长分化因子8(growth differentiation factor 8,GDF-8),是转化生长因子β (transforming growthfactor-β,TGF-β)超家族成员之一,于1997年首次被发现。
《CRISPR-Cas9系统介导羊MSTN基因敲除和定点整合fat-1基因的研究》范文

《CRISPR-Cas9系统介导羊MSTN基因敲除和定点整合fat-1基因的研究》篇一CRISPR-Cas9系统介导羊MSTN基因敲除和定点整合fat-1基因的研究一、引言随着基因编辑技术的飞速发展,CRISPR/Cas9系统作为一种高效的基因编辑工具,已经在多个领域展现出其强大的潜力。
在畜牧业中,通过基因编辑技术改良动物品种、提高生产性能、改善肉质等已成为研究热点。
本研究旨在利用CRISPR/Cas9系统介导羊MSTN基因敲除和定点整合fat-1基因,以期为羊的遗传改良提供新的思路和方法。
二、材料与方法1. 材料本实验所需材料包括羊的基因组DNA、CRISPR/Cas9系统相关试剂、脂肪代谢相关基因的载体等。
所有实验材料均需符合相关伦理和安全标准。
2. 方法(1)设计并构建针对MSTN基因的CRISPR/Cas9敲除载体,以及针对fat-1基因的定点整合载体。
(2)利用CRISPR/Cas9系统对羊的MSTN基因进行敲除,并验证敲除效果。
(3)将fat-1基因定点整合至羊基因组中,并检测整合效果及表达情况。
(4)对改良后的羊进行生长性能、肉质等相关指标的检测与评估。
三、结果1. 成功构建了针对MSTN基因的CRISPR/Cas9敲除载体和针对fat-1基因的定点整合载体。
2. 通过CRISPR/Cas9系统成功敲除了羊MSTN基因,且敲除效率较高,显著降低了MSTN基因的表达水平。
3. 通过定点整合技术成功将fat-1基因整合至羊基因组中,并实现了其在特定组织中的高效表达。
4. 改良后的羊在生长性能、肉质等方面表现出显著优势,尤其是肉质得到明显改善。
四、讨论本研究利用CRISPR/Cas9系统成功实现了羊MSTN基因的敲除和fat-1基因的定点整合,为羊的遗传改良提供了新的思路和方法。
MSTN基因的敲除有助于提高羊的生长性能和肌肉品质,而fat-1基因的整合则有助于改善肉质和增加有益脂肪酸的含量。
CRISPRCas9技术对绵羊肌肉卫星细胞MSTN基因的靶向敲除研究中期报告

CRISPRCas9技术对绵羊肌肉卫星细胞MSTN基因的靶向敲除研究中期报告一、研究背景绵羊是一种重要的畜牧动物,其肉质风味好,营养丰富,且具有很高的经济价值。
在肉羊的养殖中,肌肉生长速度一直是一个重点研究领域。
在过去的研究中,Myostatin (MSTN) 基因被发现与哺乳动物肌肉增长和生长有关,MSTN基因敲除可以加速动物的肌肉生长和改善肌肉品质。
因此,MSTN基因是绵羊肌肉快速增长的关键基因之一,对于肉羊养殖具有重要意义。
目前,靶向敲除基因的CRISPRCas9技术因其优越性已成为人们研究基因编辑中的主要技术。
与传统的基因敲除技术相比,CRISPRCas9技术具有更加精准的操作和更高的效率,而且能够对多个靶点同时进行编辑。
因此,我们打算使用CRISPRCas9技术对绵羊肌肉卫星细胞( Satellite Cell )中的MSTN基因进行靶向敲除,以期探索MSTN基因等关键基因对绵羊肌肉快速增长的调控机制,为肉羊养殖提供重要的科学依据。
二、材料和方法1. 绵羊肌肉卫星细胞培养我们从一只健康成年绵羊的骨骼肌组织中分离出肌肉卫星细胞,通过培养基中细胞因子的作用,使其扩增并维持其分化状态。
2. 分子克隆通过PCR技术从绵羊的基因组DNA中扩增出MSTN基因特异的启动子和核苷酸序列,并将其连接入pUC19载体中,形成pUC19-MSTN质粒。
3. CRISPRCas9的设计和合成利用在线的CRISPR设计工具,选择出特异性最好的敲除外显子设计序列,并将其与Cas9启动子连接,合成敲除剂。
4. 细胞转染和筛选将敲除剂与转染试剂混合,转染到绵羊肌肉卫星细胞中。
通过筛选和PCR技术,鉴定敲除细胞株中MSTN基因的敲除情况。
三、中期结果我们已经成功地分离出了一只健康成年绵羊的肌肉卫星细胞并进行了体外培养。
通过PCR技术扩增出了MSTN基因的启动子和核苷酸序列,并将其构建到了pUC19载体中。
设计并合成了CRISPRCas9敲除剂,并用其转染到绵羊肌肉卫星细胞中,选出了12个MSTN基因敲除细胞株。
CRISPR-Cas9系统对绵羊MSTN基因编辑的研究

CRISPR-Cas9系统对绵羊MSTN基因编辑的研究CRISPR/Cas9系统对绵羊MSTN基因编辑的研究引言:绵羊是我国重要的畜牧养殖动物之一,其肉质优良、毛皮可利用以及提供丰富的乳制品等因素,使其成为广大群众的重要食品和经济来源。
然而,绵羊的肌肉迅速发展以及肌肉纤维生长周期的限制经常成为生产者面临的挑战。
因此,研究绵羊生长发育的调控机制,寻找调控绵羊肌肉生长的关键基因,对于促进绵羊育种、改良肌肉质量和提高生产力具有重要意义。
一、MSTN基因的作用MSTN基因编码肌肉生长抑制因子MSTN(Myostatin),是肌肉生长调节的负反馈调控因子。
MSTN蛋白通过抑制肌肉细胞增殖和分化以及抑制骨骼肌细胞的分裂来限制肌肉生长。
MSTN的异常表达与肌肉畸形、出生体重低和生长迟缓等相关。
因此,通过调控MSTN基因的表达,可以有效地促进绵羊肌肉的生长。
二、CRISPR/Cas9系统原理CRISPR/Cas9系统是一种基因编辑技术,它基于细菌天然抗病毒机制中的CRISPR(Clustered Regularly InterspacedShort Palindromic Repeats)和Cas(CRISPR-associated)蛋白。
通过设计和合成特定的sgRNA(single-guide RNA),sgRNA能够寻找并结合到目标基因的特定位点,然后Cas9蛋白将sgRNA介导的DNA靶向序列切割,引发目标基因的敲除、编辑或修饰。
三、CRISPR/Cas9系统在绵羊的应用近年来,借助CRISPR/Cas9系统,在绵羊基因组中进行MSTN基因的编辑已取得了许多令人满意的研究成果。
研究人员通过设计合成特定的sgRNA,将其引导到绵羊MSTN基因的靶向位点,并与Cas9蛋白相结合,实现了对MSTN基因的精确编辑。
CRISPR/Cas9系统在绵羊MSTN基因的编辑中显示了高效性和准确性,无论是在体外细胞培养中还是在活体动物中。
《2024年锌指核酸酶介导的小鼠MSTN基因敲除的研究》范文

《锌指核酸酶介导的小鼠MSTN基因敲除的研究》篇一一、引言在基因编辑领域,锌指核酸酶(ZFNs)以其高度的序列特异性被广泛运用于各类基因编辑操作中。
本文着重介绍了一种以锌指核酸酶为工具的小鼠MSTN(肌萎缩硬化症基因)基因敲除研究。
该研究对于疾病模型建立、基因治疗及医学研究具有重要意义。
二、锌指核酸酶(ZFNs)简介锌指核酸酶(ZFNs)是一种人工合成的蛋白质,由锌指结构域和核酸酶结构域组成。
其最大的特点在于对靶序列的特异性识别和切割能力,能够在基因组中实现精确的编辑。
ZFNs在基因敲除、插入和突变等操作中发挥着重要作用。
三、MSTN基因简介MSTN(肌萎缩硬化症基因)是一种重要的生长调控基因,在哺乳动物中广泛存在。
该基因的突变或表达异常会导致多种疾病,如肌肉萎缩、骨质疏松等。
因此,研究MSTN基因的功能及表达调控机制,对于揭示相关疾病的发病机制及治疗具有重要意义。
四、实验方法本研究采用锌指核酸酶介导的基因敲除技术,针对小鼠MSTN基因进行敲除。
具体步骤如下:1. 设计并合成针对MSTN基因的锌指核酸酶;2. 将锌指核酸酶与DNA修复模板共转染至小鼠胚胎干细胞中;3. 通过同源重组技术,实现MSTN基因的敲除;4. 将敲除后的胚胎干细胞注射至小鼠囊胚中,构建基因敲除小鼠模型。
五、实验结果1. 成功设计并合成了针对MSTN基因的锌指核酸酶;2. 锌指核酸酶与DNA修复模板共转染后,成功实现了MSTN基因的敲除;3. 构建的基因敲除小鼠模型表现出明显的表型变化,如肌肉发育异常等;4. 通过PCR、Western Blot等分子生物学手段,验证了MSTN基因的敲除效果。
六、讨论本研究利用锌指核酸酶介导的基因编辑技术成功实现了小鼠MSTN基因的敲除,为研究MSTN基因的功能及表达调控机制提供了重要的工具。
同时,构建的基因敲除小鼠模型为相关疾病的研究和治疗提供了新的思路和方法。
然而,本研究仍存在一些局限性,如锌指核酸酶的设计和合成需要较高的技术要求,且基因编辑过程中可能存在脱靶效应等问题。
《MSTN基因编辑牛红细胞蛋白质组学研究》范文

《MSTN基因编辑牛红细胞蛋白质组学研究》篇一摘要本文主要探讨了MSTN基因编辑牛红细胞蛋白质组学的研究。
通过分析基因编辑牛红细胞的蛋白质组学数据,我们深入了解了基因编辑对牛红细胞蛋白质表达的影响,为进一步研究基因编辑在生物医学领域的应用提供了理论依据。
一、引言MSTN(肌萎缩性侧索硬化症)基因编辑技术是近年来生物医学领域的研究热点。
通过对牛进行MSTN基因编辑,可以改变其肌肉生长和发育的特性,从而提高肉质和产量。
而蛋白质组学是研究细胞内所有蛋白质的表达、功能和相互作用的一门科学,通过研究牛红细胞蛋白质组学,我们可以深入了解基因编辑后红细胞的生理变化。
二、材料与方法2.1 实验材料本实验选用经过MSTN基因编辑的牛红细胞作为研究对象,同时设置未编辑的牛红细胞作为对照组。
2.2 实验方法2.2.1 样品制备:收集经过MSTN基因编辑和未编辑的牛红细胞样本,进行蛋白质提取和纯化。
2.2.2 蛋白质组学分析:采用质谱技术对提取的蛋白质进行鉴定和定量,分析两组样品中蛋白质的表达差异。
2.2.3 生物信息学分析:利用生物信息学软件对鉴定出的蛋白质进行功能分类、互作网络分析和信号通路分析。
三、结果与分析3.1 蛋白质鉴定与定量通过质谱技术,我们鉴定出了大量牛红细胞中的蛋白质,并对其进行了定量分析。
与未编辑的牛红细胞相比,经过MSTN基因编辑的牛红细胞中,某些蛋白质的表达量发生了显著变化。
3.2 蛋白质功能分类与互作网络分析根据蛋白质的功能,我们将鉴定出的蛋白质进行了分类。
在MSTN基因编辑的牛红细胞中,与能量代谢、细胞骨架、信号传导等相关的蛋白质表达发生了明显变化。
此外,我们还构建了蛋白质互作网络,分析了这些蛋白质之间的相互作用关系。
3.3 信号通路分析通过生物信息学分析,我们发现MSTN基因编辑后,某些关键信号通路发生了显著变化。
这些信号通路与细胞的生长、发育、代谢等过程密切相关。
这表明MSTN基因编辑可能通过调控这些信号通路来影响牛红细胞的生理功能。
《2024年MSTN基因突变对牛胆汁酸和脂质代谢的影响》范文

《MSTN基因突变对牛胆汁酸和脂质代谢的影响》篇一一、引言随着现代生物科技的发展,基因突变研究逐渐成为生命科学领域的重要课题。
MSTN(Myostatin)基因作为肌肉生长的负调控因子,在畜牧业中受到广泛关注。
牛作为重要的家畜动物,其MSTN基因的突变不仅可能影响其肌肉生长,还可能对其胆汁酸和脂质代谢产生深远影响。
本文旨在探讨MSTN基因突变对牛胆汁酸和脂质代谢的具体影响及其潜在机制。
二、MSTN基因及其功能概述MSTN基因是一种编码生长激素抑制素的基因,它对肌肉的生长起着重要的负调控作用。
然而,MSTN基因并非只对肌肉发育有直接的影响,近期的研究表明,MSTN基因可能还与动物的脂质代谢和胆汁酸代谢有关。
三、MSTN基因突变对牛胆汁酸代谢的影响1. 突变类型与胆汁酸代谢的关系研究表明,牛的MSTN基因发生突变后,其胆汁酸的合成和排泄可能受到影响。
具体来说,某些特定类型的MSTN基因突变可能导致胆汁酸合成的关键酶活性发生改变,进而影响胆汁酸的合成速度和量。
2. 突变影响胆汁酸代谢的机制MSTN基因突变可能通过影响与胆汁酸代谢相关的基因表达,如胆固醇7α-羟化酶等,从而影响胆汁酸的合成和排泄。
此外,MSTN基因突变还可能通过影响牛的消化系统功能,间接影响胆汁酸的代谢。
四、MSTN基因突变对牛脂质代谢的影响1. 突变类型与脂质代谢的关系MSTN基因的突变也可能对牛的脂质代谢产生影响。
不同类型和程度的MSTN基因突变可能导致牛体内脂肪的合成、分解和利用发生改变,从而影响其整体的脂质代谢状况。
2. 突变影响脂质代谢的机制MSTN基因突变可能通过影响与脂质代谢相关的激素分泌、酶活性等途径,进而影响脂质的合成和分解。
例如,某些MSTN 基因突变可能导致胰岛素等激素的分泌异常,从而影响脂质的代谢。
此外,MSTN基因突变还可能通过改变脂肪细胞的数目和功能,影响脂肪的储存和利用。
五、结论与展望通过对MSTN基因突变对牛胆汁酸和脂质代谢的研究,我们可以更深入地了解基因突变对动物生理功能的影响。
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遗传学的发展 、 分子生物学技 术的革新 、 体外 细胞 系的
培 养技 术 和基 因打靶 技 术 的成 熟 , 人 们 对 肌 肉细 胞 的 使
肠和肾中少量存 在 ; 在牛 的骨骼肌 中表达水 平较高 , 在
MS N又 称 ( .8属 于 转 化 生 长 因 子 超 家 族 T , DF , (as rfggo t f t a , t nf rn rwh a o bt r or i cr a 一1, 3 因此 具 有 该 家 )
先合 成 前体 蛋 白质 (2D , 二 次 蛋 白酶 酶 解 活化 , 5k ) 经 首
MS N基 因在哺乳动物进 化过程 中相当保守 , T 仅有
若 干个 单 核苷 的突 变或错 义 配 对 , 在 小 鼠胎 儿 期 肌 肉 如
收 稿 日期 :000.0 2 1-51
作者简介: 昱( 9 一 , , 州盘县人 , 江 1 9) 女 贵 7 讲师 , 士 , 硕 主要从 事动物遗传育种与繁殖方面的研 究。
族共 有 的 生 物 结 构, 由前 体 蛋 白质 ( 对 分 子 量 即 相
500 、 号肽 编 码前 肽 ( 对 分 子 量 200 的 N . 区 20 )信 相 60 ) 端
和编码成 熟肽( 相对分子量 150的 C.端 区 3 分组 20) 部 成, 中部靠 C. 区有一个蛋 白酶解加工信号 ( S R) 端 RR 。
先将 MS N基 因表达 产 物 ( T 大小 约 2K 的成熟 糖蛋 6D
白) 分泌到胞外 , 分泌后形成的前肽在 R R S R区被切除掉 N端大约 26 6 个氨基酸, 成熟 区剩余 的 1 个 氨基酸 , 0 9 包
含9 个保 守 的半 胱 氨 酸 的 生物 活性 区 , 它们 以二 硫 键 的
V_ 3 No 4 0 2 L .
Apr 2 1 . 00
文 章编 号 :6 3 1 4 2 1 0 -4 9 0 1 7 -5 9( 0 0) 4 0 4 -4
MS N基 因 的 研 究 进 展 及 其 应 用 T
江 昱
( 贵州师范大学生命 科学学院 , 阳 50 0 ) 贵 5 0 1
检 测 到 在 其 他 组 织 器 官 中 也 有 MS N 的 分 布 。MS N T T
切相关 , 因此 , 在畜牧业上 , T MS N基因的多态可作为选
择 肌 肉性 状 和酮 体性 状 的分 子 标 记 。 近 年来 , 由于 分 子
基因在不 同动物 中的不 同组织分布各 异 , 如在猪 的骨骼
40 5
四川理 工 学 院学报 ( 自然科 学版 )
21 00年 8月
3 MS N 的 生 物 学功 能 T
3 对 肌 肉的 影响 . 1
均有 表达 , 表 达 的 时序 性 与 肌 形 成 一 致 。 另 外 , 不 且 在 同动 物 中 MS N基 因 的表达 产 物具 有 高 度 保守 性 , 管 T 尽
心 肌细 胞 和蒲 肯 野 氏纤 维 中微 量表 达 。
分化 、 生长和发 育的调控 , 在分子水平 上有 了比较深 刻
的认识 。
2 MS N 的作 用机 制 T
和 其他 T 一B超 家 族 成 员 一 样 , T MS N基 因 也 是
l MS N基 因的 结 构 和特 点 T
摘
要 : 肉生长 抑制 素 ( T 是 近些 年研 究发现 的影 响 畜禽 产 肉率 、 肌 MS N) 改善 肉质性 状 , 并广 泛 分 布
在骨骼肌 中的糖蛋 白。文章主要对 MS N基 因的结构和特点 , T 作用机制 , 生物学功能、 医学上的作用 在
及研 究意 义进行 综述 。
关键 词 : T 作 用机 制 ; MS N; 生物 学 功 能
中图分 类 号 : 331 Q 4. 文 献标 识 码 : A
引
言
肌 肉生成 抑制 素 ( T ) 19 年 美 国 J} o- MS N 是 97 o nH p l
中表达 , 成年后几乎 在所有 的骨骼 肌 中都可检测 到; 另 外, 在家禽动物中也发现鸡与鹅核苷酸序列的同源性 可 达 9. 它们 的 MS N核苷酸序列转换为相应 的氨基 4 %, 6 T 酸序列的同源性高达 99 7 % 。
最初 研 究报 告 认 为 MS N 属 于骨 骼 肌 , 作用 也 限 T 其
于骨骼 肌 , 为 MS N在 发 育 的 牛和 啮 齿 类 骨 骼肌 中含 因 T
k s 学 医学 院 的研 究小 组 首 先从 小 鼠骨 骼 肌 c N 文 i 大 n DA
库中克隆出的一个新的基因 , 它是继生长激素( 、 岛 ㈣ 胰
第 2 卷第 4 3 期
21 00年 8月
四川X- 学院学报( Y - - 自然科学版)
Ju l f i u nU w  ̄t f c ne& E g er gN tr c n eE W n o mao S h a n e i o Si c c y e n i en (a a Si c d i ) n i ul e
素样 生 长 因子 ( ) 后 新 发 现 的 功 能基 因 , I 之 由此 基 因转 录 合成 的蛋 白质是 一种 生 长 因 子 , 能够 对 肌 肉生 长起 负 调控 作用 , 物 的产 肉力 与 肌纤 维 细 胞 的 数 量 和 生 长 密 动
量高 , 后来 S a a hr H等采用比以往更 灵敏 的测定技术 m
MS N基 因编码 区 均含 有 2 内含 子和 3 T 个 个外 显 子 。
方式结合生成二聚体 , 然后和膜上 的特异性受体发生相 互作用 , 通过三种 S r md蛋 白的介导将信号传人细胞核 ,
通 过调 节 靶基 因 的 表 达 达 到对 骨 骼 肌 纤 维 数 量 和 粗 细
的调节 。