蒙古白马褪色表型形成机理的分子遗传学研究
马方综合征分子遗传学研究进展
马方综合征分子遗传学研究进展作者：李宝珠舒晓蓉陈仁华王景峰来源：《中国当代医药》2016年第12期[摘要] 马方综合征（MFS）是一种常染色体显性遗传性结缔组织病，主要累及眼、骨骼和心血管系统，严重的心血管并发症是患者的主要致死因素。
研究发现，原纤维蛋白（FBN）基因家族和转化生长因子β受体（TGFBR）基因家族是MFS主要的突变基因家族。
本文综述了MFS的主要突变基因家族、基因突变主要的检测方法、突变基因型与表型的相关性及对MFS 诊治的未来展望。
[关键词] 马方综合征；分子遗传学；基因检测；研究进展[中图分类号] R596 [文献标识码] A [文章编号] 1674-4721（2016）04（c）-0015-04Recent molecular genetics research progress in Marfan syndromeLI Bao-zhu SHU Xiao-rong CHEN Ren-hua WANG Jing-fengDepartment of Cardiology，Sun Yat-Sen Memorial Hospital of Sun Yat-Sen University，Guangzhou 510120，China[Abstract] Marfan syndrome（MFS） is an autosomal dominantly inherited connective tissue disorder characterized by ocular，skeletal manifestations and cardiovascular.The severe cardiovascular complications are the main lethal factors in patients with MFS.The study found that original fibrin（FBN） and transforming growth factor beta receptor（TGFBR） gene families are the main mutations in MFS.This paper reviews the main mutant genes，detection methods of mutation，correlation of genotype and phenotype，diagnosis and therapy of MFS in the future.[Key words] Marfan syndrome；Molecular genetics；Gene detection；Research progress马方综合征（Marfan syndrome，MFS）亦称为先天性中胚层发育不良、蜘蛛指征、肢体细长症、Marchesani综合征，是一种以结缔组织为基本缺陷的遗传性疾病，具有基因多态性和多种临床表征，发病率为0.2‰～0.3‰。
06.第六章-遗传重组的分子机理
• Mu的DNA是线型的，两端没有粘性末端，而是类 似于IS的序列，并有与转座有关的基因A和基因B ， 其整合方式与λ噬菌体不同，不是位点专一性的整 合和切除，而是类似于转座因子，其末端常常带 有一小段宿主DNA，因而可以引起转导。
model): DNA双链的断裂与重接
3)Holliday模型：异源双链
(heteroduplex)的断裂与重接
4)Meselon-Radding 模型：
1.Holliday 模型
a) 同源染色体联会
b) 内切酶切割非姊妹染 色单体DNA
c) 交换重接形成交联桥 结构(cross-bridge
structure)
A: phe- try- tyr- × B: met- his-
苯丙AA 色AA 酪AA
甲硫AA 组AA
↓
原养型菌落
phe+ try+ tyr+ met+ his+
问题：是接合引起的？是转化引起的？
U型管实验
• 但在这里，结果却获 得了原养型菌株，说 明有一种可通过滤膜 的过滤性因子(FA)， 细菌不必直接接触即 可进行基因转移
遗传学讲义 第六章 遗传重组的分子基础
中国海洋大学 生命学院 汪小龙 xiaolong@
1、遗传重组的类型
(1) 同源重组(homologous recombination)
又叫普遍性重组(generalized recombination) ，大范围同源序 列对等交换。真核生物减数分裂中同源染色体联会，非姊妹 染色单体之间的交换就是同源重组。需要重组蛋白因子参与， 如E.coli. 的RecA.参与重组，又叫依赖于RecA的重组（RecAdependent recombination)；
遗传学基础从基因到表型的探索
遗传学基础从基因到表型的探索遗传学是研究基因传播规律和基因在个体间的传递的科学。
通过研究基因从DNA到蛋白质的转录和翻译过程，我们可以深入了解基因如何决定个体的表型特征，进而揭示生命的奥秘。
第一部分：遗传物质DNADNA（脱氧核糖核酸）是遗传物质的载体。
生物体的每个细胞中都含有大量的DNA。
DNA由四种碱基（腺嘌呤、胸腺嘧啶、鸟嘌呤和胞嘧啶）组成，通过碱基配对规则，形成了双螺旋结构。
这个结构的发现是生物学历史上的重大突破，也是遗传学研究的基石。
第二部分：基因的发现与探索基因是DNA的功能单位，负责遗传信息的传递。
基因的发现是通过一系列的实验证据和观察获得的。
早期的实验证明了基因的存在，并提出了基因的遗传规律。
随着技术的发展，科学家们逐渐揭示了基因的结构和功能。
第三部分：基因转录和翻译基因转录和翻译是将DNA中的遗传信息转化为蛋白质的过程。
在细胞的胞质中，通过转录酶的作用，DNA上的信息被转录成RNA分子。
然后，这些RNA分子进一步通过翻译过程转化为蛋白质。
蛋白质是细胞中最重要的功能分子，它们参与几乎所有的细胞活动。
第四部分：基因突变和表型变异基因突变是指基因序列发生变化，从而影响基因的功能。
基因突变是生物多样性的重要来源，同时也是导致一些遗传疾病的原因。
不同的基因突变会导致不同的表型变异，使个体在形态、生理和行为上表现出差异。
结论：通过遗传学的研究，我们能够更好地理解生命的本质以及生物体各种表型特征的形成过程。
基因从DNA到表型的探索是一个复杂而精彩的过程，它不仅帮助我们理解了生物多样性的基础，还为遗传疾病的研究提供了重要线索。
随着科学技术的不断发展，我们对基因和表型之间关系的认识将会进一步加深，从而推动生命科学的进步和发展。
心肌致密化不全的分子遗传学机制研究进展
㊃综述㊃心肌致密化不全的分子遗传学机制研究进展张琪㊀洪楠超㊀王静㊀陈丰原㊀孙锟㊀于昱200092上海交通大学医学院附属新华医院,心血管发育与再生医学研究所通信作者:于昱,电子信箱:yuyu@DOI:10.3969/j.issn.1007-5410.2022.01.016㊀㊀ʌ摘要ɔ㊀心肌致密化不全病因尚未完全明确㊂随着基因组学㊁二代测序技术的发展以及模式动物的广泛运用,已经从心肌致密化不全患者或模式动物中鉴定出一系列候选基因和染色体缺陷㊂本文对目前心肌致密化不全分子遗传学的最新成果进行综述,期望对后续研究和临床诊治提供帮助㊂ʌ关键词ɔ㊀心肌致密化不全;㊀分子遗传学;㊀病因学基金项目:国家自然科学基金(81974021㊁82170304);上海市自然科学基金面上项目(20ZR1435500)Advance in molecular genetics mechanism of noncompaction of ventricular myocardium㊀Zhang Qi,Hong Nanchao,Wang Jing,Chen Fengyuan,Sun Kun,Yu YuInstitute of Cardiovascular Development and Regenerative Medicine,Xinhua Hospital Affiliated to ShanghaiJiaotong University School of Medicine,Shanghai200092,ChinaCorresponding author:Yu Yu,Email:yuyu@ʌAbstractɔ㊀The etiology of noncompaction of the ventricular myocardium(NVM)has not been fully clarified.With the development of next-generation sequencing technology and application of murine models,a series of candidate mutations and chromosomal abnormality have been identified in NVM.This review summarizes current knowledge of the genetic and molecular origins,to provide a basis for the subsequent systematic analysis of its molecular genetics,gradually revealing its pathogenesis from the perspective of molecular genetics and improving its clinical diagnosis and treatment.ʌKey wordsɔ㊀Noncompaction of ventricular myocardium;㊀Molecular genetics;㊀EtiologyFund program:National Natural Science Foundation of China(81974021,82170304);ShanghaiNatural Science Foundation(20ZR1435500)㊀㊀心肌致密化不全(noncompaction of ventricular myocardium,NVM)又称左心室致密化不全(left ventricular noncompaction,LVNC)或非致密性心肌病(noncompaction cardiomyopathy,NCCM)[1-3]㊂以异常粗大的心室肌小梁和深陷的小梁间隐窝为形态学特征,病变主要累及左心室㊂可孤立发生,也可伴有其他先天性心脏结构异常,如房室间隔缺损㊁动脉导管未闭㊁Ebstein畸形等㊂最早于1926年由Grant 首次报道,最初被称作 海绵状心肌 ㊂1990年由Chin等正式命名为孤立性左室心肌致密化不全㊂近年来,由于NVM 在人群中具有高发病率和高死亡率而受到越来越多的关注,但其病因㊁发病机制㊁诊断及管理等方面仍存在诸多争议[4-6]㊂随着分子遗传学研究手段的发展,人们对NVM的遗传学背景有了一定了解㊂家系研究显示,其具有明显家族聚集性,可为常染色体显性遗传(如编码肌节蛋白基因突变)㊁X 连锁隐性遗传(如Barth综合征)㊁常染色体隐性遗传和母系遗传(由线粒体DNA突变导致)㊂在个别散发性病例中,遗传可能由新发突变(De novo mutation)导致㊂此外,NVM还与其他先天性代谢性异常疾病(包括1B型糖原贮积病㊁丙二酰辅酶A脱羧酶缺乏症和钴胺素C缺乏症)㊁染色体异常(特纳综合征㊁21/18/13三体综合征㊁22q11缺失和1p36缺失等)㊁神经肌肉性疾病(Duchenne㊁Becker综合征)和其他遗传综合征(Soto㊁Marfan和RASopathies综合征)相关[7]㊂对其遗传背景进行深入了解,从分子遗传学角度解释NVM 的发病机制,将是未来全面揭示NVM病因学的关键路径㊂1㊀胚胎发生假说为了解释NVM的发病异质性,Finsterer[8]将NVM分成原发NVM(primary NVM)和继发NVM(secondary NVM)㊂原发NVM是指能找到遗传缺陷的类型,该遗传缺陷导致NVM 的疾病表型,比如NOTCH信号通路相关基因发生缺陷,干扰心室肌发育导致NVM㊂继发NVM即没有遗传缺陷,但可以通过缺氧㊁炎症或以血流动力学改变来解释异常肌小梁形成的NVM类型㊂对于原发性NVM而言,胚胎发生假说是早期较为公认的致病原因㊂该假说认为,NVM是胚胎发育阶段心室肌小梁重构(致密化)过程失败所致㊂心肌细胞在多种遗传因素调控下从中胚层原基分化为心肌㊂在人类胚胎第3个月末,可以明显观察到肌小梁以许多长突起形式发源于心内膜层㊂在冠状动脉建立之前,小梁的存在扩大了用于心肌氧供和物质交换的表面积㊂随着心脏持续的发育和循环系统压力的增加,小梁形态发生重构,呈现心肌纤维螺旋式致密化㊂在妊娠期第4个月,形成紧实的心肌并构成了心室腔㊂若此过程受损,心室肌则无法发挥收缩功能进而继发心肌功能障碍,这也是NVM发生的关键环节[9]㊂与此同时,人们还提出另一种假设,认为NVM的异常小梁是由心室细胞异常增殖引起的,具体机制尚不清楚[10-11]㊂Choquet 等[12]在小梁发育过程的关键阶段删除编码转录因子Nkx2.5的基因,小鼠心脏表现出异常小梁结构和菲薄致密心肌层,而该表型在发育晚期敲除个体中则并未发现,这一结果支持了NVM起源于早期心脏发生缺陷的观点㊂对于继发性NVM,非胚胎发生假说(缺氧㊁炎症㊁血流动力学改变)似乎更为适用㊂近年来在运动员[13]㊁妊娠期妇女[14]㊁镰状细胞性贫血症患者[15]㊁某些神经肌肉性疾病患者以及慢性肾衰竭患者中观察到后天获得且部分可逆的NVM病例㊂这些病例促使胚胎发生假说和获得性非胚胎发生假说的双重假设模式被提出,还引发人们对表观遗传学影响的思考[16]㊂2㊀分子遗传学机制NVM的分子遗传致病机制是复杂的㊂NVM患者常被发现具有其他心肌病亚型[扩张型心肌病(dilated cardiomyopathy,DCM)㊁肥厚型心肌病(hypertrophic cardiomyopathy,HCM)]家族史,表明NVM可能与其他心肌病具有共同的遗传机制[17]㊂因此,与其他心肌病类似,NVM 也具有 共同致病途径 [18]㊂不同的是,NVM的致病途径不是单一的,在大多数情况下,NVM的发生可能是主要途径(例如肌节基因)和干扰发育过程的发育途径(例如NOTCH 信号通路)的共同结果[19]㊂且临床证据表明,发生多基因突变的病例更为普遍,致病基因之间可能具有协同性㊂几个常见且重要的候选致病基因见表1㊂2.1㊀主要致病机制主要途径是指涉及编码心肌结构蛋白成分等基础结构的基因发生致病性改变,包括编码肌节㊁细胞骨架蛋白㊁离子通道蛋白等㊂2.1.1㊀肌节蛋白基因㊀肌节基因的突变是NVM最常见的致病原因,在最新涵盖国内外㊁具有最大病例数(7598例)的分析报告中,肌节基因突变率最高㊂以TNN为首,其突变率为11%;MYH7次之(9%);MYBPC3紧随其后(7%)[20]㊂一些肌节基因如TPM1㊁TNNC1或ACTC1突变虽不常见却导致较差预后[21]㊂Takasaki等[21]通过人诱导多能干细胞证明了肌节基因在NVM发生中的 遗传触发 角色,影响了心脏发育相关的众多基因的表达,从而导致心肌细胞增殖和分化过程失衡㊂然而,多数肌节基因缺乏特异性,其同时参与其他心脏疾病的发生,例如编码肌球蛋白-β的MYH7基因的突变,还与DCM有关[22];而编码肌球蛋白结合蛋白C的MYBPC3表1㊀NVM致病途径分类的代表性候选基因分类基因蛋白质主要途径㊀肌节蛋白ACTC1α-肌动蛋白TNN心肌肌钙蛋白TPM1肌球蛋白1MYBPC3肌球蛋白结合蛋白CMYH7β-肌球重链7㊀细胞骨架蛋白CYPHER-ZASP(LDB3)Cypher/ZASPLIM结构域结合蛋白3DMD肌营养不良蛋白DTNAα-肌营养不良蛋白LMNA核膜蛋白A/C㊀离子通道蛋白HCN4超极化激活的环㊀核苷酸通道4LQTS基因(KC-NH2㊁㊀KCNEl㊁KCNQl)钾离子通道蛋白SCN5A Nav1.5离子通道α-㊀亚基㊀核编码线粒体蛋白TAZ/G.5Tafazzins蛋白㊀线粒体基因组ND1发育途径㊀NOTCH信号通路FKBP12Notch1活性调节剂MIB1E3泛素连接酶㊀Wnt非经典/PCP㊀㊀信号通路Daam1PCP重要效应分子㊀转录因子NKX2.5Nkx2.5突变,也与HCM相关[23]㊂新近报道的致病候选基因SORBS2似乎更具特异性㊂该基因仅在NVM心肌中高表达,在HCM或致心律失常性右室心肌病(arrhythmogenic right ventricular cardiomyopathy,ARVC)心肌中表达均完全正常㊂上调的SORBS2通过介导β-微管蛋白形成㊁聚合㊁致密化异常,Junctophilin2(JP2)异位表达和兴奋收缩偶联(E-C 偶联)功能障碍,最终导致NVM小鼠心肌细胞收缩功能障碍和心力衰竭㊂该研究证实了SORBS2增加NVM患者发生心力衰竭的概率,对制订NVM靶向治疗策略以延缓心脏重构和心力衰竭的进展具有参考价值[24]㊂2.1.2㊀细胞骨架蛋白基因㊀7598例NVM报告中,细胞骨架蛋白候选基因也较为常见,以LDB3(3%)㊁LMNA(2%)和DTNA(1%)最为多见㊂LDB3也称为ZASP或Cypher,可编码心肌和骨骼肌细胞质中的特异性Z带蛋白,与肌动蛋白共定位㊂该基因通常导致NVM合并DCM㊁HCM或ARVC的复杂表型[25-26]㊂而编码核膜蛋白基因的LMNA,不仅与NVM相关,还与其他心肌疾病以及心脏传导系统疾病相关联㊂此外,α-肌营养不良蛋白DTNA也是NVM的重要致病候选基因,其主要功能是结合肌营养不良蛋白及肌营养不良蛋白相关糖蛋白复合物,在肌肉收缩和松弛过程中起到维持细胞膜稳定性的作用,其异常表达可导致心肌收缩舒张功能受限,心脏负荷不良,最终诱发NVM㊂已报道的NVM细胞骨架致病候选基因也可导致其他类型的心肌病,因而部分学者认为尚不能确定NVM为一种独立的心肌病还是其他心肌病所共有的形态学特征[6]㊂2.1.3㊀离子通道蛋白基因㊀离子通道病相关基因也称作心律失常基因,是一组与离子通道转运相关的基因㊂编码电压-门控钠通道的SCN5A基因突变最具代表性,常表现为长QT间期综合征等一系列心律失常[27]㊂近年来NVM的报道更多集中在基因型与不良预后的相关性上㊂心律失常连同心力衰竭和血栓栓塞事件是NVM的三大致病性表现,离子通道蛋白与NVM患者的心律异常密切相关,这对伴发心律失常NVM的靶向治疗以及通过基因筛查进行早期预防具有重要指导意义㊂2.1.4㊀线粒体疾病相关基因㊀Tang等[28]在NVM患者的线粒体基因组序列中发现了ND1基因同一位点Met31的不同突变㊂由于线粒体复合体对心肌细胞增殖㊁分化㊁功能实现的重要性,这种高度保守的残基改变以及随之而来的复合体缺陷可能是NVM的潜在致病机制㊂而核编码线粒体蛋白基因的典型代表为TAZ基因,该基因也是最早发现也最为重要的NVM候选基因之一㊂TAZ/G.5编码Tafazzins蛋白,在线粒体内具有酰基转移酶的功能,是组成线粒体内膜的主要成分㊂1997年,Bleyl等[29]描述了独立发生于Xq28区域的TAZ基因突变可导致孤立性NVM,共有6个表现出X连锁隐性遗传的家庭被纳入分析,这是NVM的第一个遗传学证据㊂并且,在之后的报道中,人们在该基因中发现了150多个致病突变能够导致NVM,主要为点突变[30]㊂2.2㊀干扰发育过程的致病机制发育途径主要涉及调控心肌发育的转录因子和信号通路组分异常,发育过程的中断或异常都可能导致NVM的发生㊂2.2.1㊀NOTCH信号通路相关基因㊀NOTCH是高度保守的信号传导途径,可调节细胞的生长㊁分化和衰亡[7]㊂NOTCH 信号通路组成成分的表达异常在NVM病例中的发生率极高,包括MIB1㊁FKBP12等㊂编码E3泛素连接酶的MIB1是NOTCH通路中的重要调节组分,可调节Notch配体Delta和Jagged的内吞作用㊂对小鼠心肌的MIB1或Jagged1进行靶向失活㊁干扰NOTCH信号传导最终诱发了NVM的发生[31]㊂FKBP12(也称Fkbp1a)是内皮Notch1受体的活性调节剂,表达于发育阶段的心内膜㊂心内膜特异性敲除FKBP12诱发了小鼠心肌NVM表型,且检测到N1ICD(Notch1胞内段)活性增强㊂此外,抑制N1ICD活性可部分逆转FKBP12敲除鼠的NVM表型,FKBP12缺失突变诱发NVM可能与Notch1受体胞内段N1ICD活性增强有关㊂同时,人们还观察到FKBP12的下游调控因子BMP10的变化,其不仅在FKBP12缺失小鼠中显著上调,在Nkx2.5缺失小鼠和Numb或类似Numb缺失小鼠中也被观察到显著且一致的改变㊂利用人心钠素(human atrial natriuretic peptide,hANF)启动子诱导小鼠胚胎心脏BMP10的过表达,可显著增加心肌的异常小梁出现[18,32]㊂有趣的是,由BMP10缺失导致的NVM心室壁中p57kip2上调且异位表达;而在FKBP12缺失导致的NVM心室壁p57kip2水平显著降低㊂目前仍然认为心肌细胞的增殖水平的改变是NVM发生的重要原因之一㊂2.2.2㊀Wnt/PCP信号通路相关基因㊀Wnt/PCP信号的关键作用为调控极化组织中细胞的排列和方向,其在胚胎发育和器官发生中起着至关重要的作用[33-34]㊂科学家对Wnt/ PCP信号通路上重要的效应分子Daam1激活子进行基因敲除小鼠模型的构建,不仅观察到伴发右室双出口和室间隔缺损的NVM[35],更重要的是,缺乏Daam1的心脏具有正常的心肌细胞增殖和Bmp10表达,表明细胞增殖水平的改变的确不足以解释NVM的发生[35]㊂在该研究中,心肌的肌纤维生成㊁肌节形成㊁心肌细胞极化㊁细胞-细胞排列和细胞-细胞连接均发生明显异常,进一步证实除细胞增殖外其他NVM的可能致病机制㊂截至目前,已发现数个Wnt/PCP信号传导通路的核心组分基因突变能够诱导出NVM表型㊂2.2.3㊀其他调控心室小梁发育的基因㊀在内皮细胞特异敲除Sema受体Plxnd1基因,不仅验证了Plxnd1的缺失可通过减少细胞外基质蛋白的水解,致使细胞外基质过度沉积,进而诱发NVM的发生,还揭示了Sema3E/PlexinD1信号通路在心肌小梁发育过程中的重要作用[36]㊂而在针对调节心室发育的ang1-Tie信号通路探索中,发现富集于心内膜的Tie2具有两个互补功能,一是通过促进心内膜细胞增殖和发芽来确保正常小梁,另一方面通过抑制小梁心肌细胞中的RA信号通路来防止过度小梁㊂该研究发现了一个新的具有潜力的NVM致病基因[37]㊂此外,其他一些较为罕见的候选基因也陆续被发现,包括维持心脏功能和结构正常所需的关键分子RBM20;调节淋巴细胞早期免疫应答的NF-AT转录因子;神经调节蛋白Nrg;酪氨酸激酶受体ErB2;血管生成素1 (Ang-1)等[37-40]㊂2.3㊀染色体缺陷由染色体缺陷所导致的先天性疾病常常累及心脏,其中以携带lp36微缺失最为多见㊂在这些主要的染色体缺陷综合征类型中,均可见明显的NVM改变,但具体致病机制尚未可知㊂3 基因工程鼠模型在过去的几年中,基因工程鼠模型被广泛用于NVM的潜在机制研究[18],尤其是针对调控发育的信号网络,以克服难以在人群中溯源胚胎早期心脏发育过程的困难[7]㊂FKBP12缺失小鼠是第一个心肌致密化不全的特异小鼠模型,因此,也被广泛用于研究调节心室小梁形成和致密化的潜在机制[34]㊂小梁发育早期敲除Nkx2.5的小鼠模型,不仅提供首个NVM成年小鼠模型,还支持了NVM的胚胎起源[41]㊂一些在人类中与NVM相关的基因未能在小鼠体内验证和开展研究㊂例如,人类TNNT2的外显子第96位密码子(从GAG到AAG)错义突变被报道与NVM家族性病例有关,但在小鼠心脏过表达TNNT2却无法诱导NVM表型[42]㊂除了种属的巨大差异外,还可能是由于遗传变异并非该病的唯一致病因素,修饰基因的调控(表观遗传学)以及环境因素也与之相关;以及过表达的构建系统无法真实模拟体内致病途径,这是未来工作需要突破的地方[16]㊂除了前文提到的小鼠模型外,还有许多NVM小鼠模型已被构建应用,例如Jarid2基因敲除小鼠㊁14-3-3/Ywhae基因敲除小鼠[43-44]㊁过表达SHP2-Q79R(Noonan综合征)小鼠[45]和过表达βMHC-Met531Arg小鼠[46]等㊂目前主要的NVM基因工程鼠模型种类,见表2㊂表2㊀NVM基因工程鼠模型基因突变类型临床表现TAZ TAZ-knockdown NVM14-3-3/Ywhae14-3-3/Ywhae-knockout NVMβMHC-Met531ArgβMHC-Met531Arg-overexpression NVMSHP2-Q79R SHP2-Q79R-overexpression NVM,AVB Fkbp1a Fkbp1a-deficient NVM,VSD Bmp10Bmp10-overexpression NVM,VSD Jarid2/Jumonji Jarid2-deficient NVM,VSD,DORV MIB1MIB1-deficient NVM,DCM,HF Nkx2-5Nkx2-5-deficient NVM,DCM,HF,AVB Smad7Smad7-deficient NVM,HF,VSD,RVOTO NF-ATc NF-ATc-deficient NVM,HF,VSD,RVOTO ㊀㊀注:NVM:心肌致密化不全;AVB:房室传导阻滞;VSD:室间隔缺损;DORV:右室双出口;DCM:扩张型心肌病;HF:心力衰竭; RVOTO:右室流出道梗阻4㊀小结NVM的发病机制涉及分子和细胞水平的多种机制,随着基因测序技术的发展和基因工程鼠模型的运用,人们对NVM分子遗传学致病机制的研究取得了一定进展㊂目前已报道的NVM致病候选基因集中在心肌结构蛋白成分和调控心脏发育的信号通路上,涉及心室小梁的形成发育过程,心室肌细胞的增殖异常和心肌纤维极化异常㊂然而,现有研究多基于已知候选基因的筛查,覆盖范围窄且易受其他疾病表型影响而缺乏特异性㊂除TAZ㊁FKBPl2等一些通过实验动物验证了基因突变与NVM的相关性外,大部分相关基因信息多来自遗传连锁和突变的分析,缺乏与NVM直接相关的基因型表型实验证据及进一步的功能分析及机制研究㊂染色体缺陷导致NVM发生的机制也尚存许多知识空白㊂值得注意的是,在临床病例中,尤其是在高危NVM表型个体中,发生多基因突变的情况更为普遍,是否提示NVM致病候选基因之间可能具有协同作用㊂未来研究工作中,应更多关注于致病候选基因之间的相互影响,最终为解决NVM医学难题提供新策略㊂利益冲突:无参㊀考㊀文㊀献[1]‘中国心血管健康与疾病报告2020“编写组.‘中国心血管健康与疾病报告2020“要点解读[J].中国心血管杂志,2021,26(3):209-218.DOI:10.3969/j.issn.1007-5410.2021.03.001.㊀The Writing Committee of the Report on Cardiovascular Healthand Diseases in China.Interpretation of Report on CardiovascularHealth and Diseases in China2020[J].Chin J Cardiovasc Med,2021,26(3):209-218.DOI:10.3969/j.issn.1007-5410.2021.03.001.[2]Pignatelli RH,McMahon CJ,Dreyer WJ,et al.Clinicalcharacterization of left ventricular noncompaction in 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基因是什么？分子遗传学教学中的体会和理解
关键词 ： 因；Ｎ 基 因； 学 ． 基 ＲＡ 教 中 图分 类 号 ： ３ １ Ｇ ４ Ｑ ４ ；６ ２ 文 献 标 识 码 ： Ｃ 文 章 编 号 ：０５—１３ （ ０２ ０ ０ ９ ０ ２９ ７ ６ ２ １ ）４— ０２— ４
第２ ９卷第 ４期
２１ ０ ２年 ８月
生 物 学 杂 志
Ｊ ＯＵＲ ＮＡＬ ＯＦ Ｂ ＯＬ ＧＹ Ｉ Ｏ
Ｖｏ ． ９ Ｎｏ ４ １２ ．
Ａｕｇ，２ ２ ０１
子 中 的一 个 ， 而 产 生 数 目相 等 的 两种 类 型 配 子 ， 独 从 且
质， 还揭示 了遗传物质 的化学本质 。
Ｒ ＮＡ） 。
在此 ， 笔者将从孟德尔的抽象基因概念开始 ， 简单
回顾 和 探 讨 基 因 的本 质 、 念 的形 成 和 发 展 以 及 挑 战 概
Ｒ Ａ及其 功能 的发现 、 Ｎ 某些特殊生命 体遗传 中 Ｒ Ａ在 Ｎ 遗传信息 的传递 过程 中所起 的作用 、 以及 朊病毒 的发
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糙脉孢 菌（ ｅｒｓ ｒ ｃ ￥ ） 诱 变获得 了氨基 酸 和维 Ｎｕ ｐ ａ Ｆ￥ ， ｏ ｏ ａ ａ 生素 的营养缺 陷突变体 。这些突变体不能产生 具有某 种功 能的酶 。例 如 ， 有一个 突变 体不 能合成 色氨 酸是 由于它不 能产生色 氨酸合成酶 。而且这些 突变性状可
“ 自由组合” “ 、 独立分离 ” 显性原则” 和“ 等三大 遗传学
《蒙古羊肉质相关基因突变的挖掘及其与脂肪酸组分的关联性分析》范文
《蒙古羊肉质相关基因突变的挖掘及其与脂肪酸组分的关联性分析》篇一摘要：本文针对蒙古羊肉质特征及其相关基因突变进行研究，着重分析突变基因与脂肪酸组分之间的关联性。
通过对蒙古羊的基因组进行深度测序，成功挖掘出影响肉质的关键基因突变，并对其与脂肪酸组成的联系进行深入探讨，旨在为优化羊肉品质提供科学依据。
一、引言蒙古羊以其独特的肉质风味和营养价值，在中国及世界范围内享有盛誉。
随着畜牧业的快速发展和消费者对高品质羊肉需求的日益增长，对羊肉品质的遗传基础及其与营养组分之间关系的研究显得尤为重要。
本文以蒙古羊为研究对象，挖掘其肉质相关基因突变，并分析其与脂肪酸组分的关联性。
二、材料与方法（一）实验材料选取不同地区、具有代表性的蒙古羊群体作为研究对象，采集其肌肉组织样本。
（二）实验方法1. 基因组测序：对采集的肌肉组织样本进行基因组测序，获取蒙古羊全基因组信息。
2. 突变挖掘：通过生物信息学分析，挖掘与肉质相关的基因突变。
3. 脂肪酸检测：采用标准化学方法测定肌肉组织中的脂肪酸组成。
4. 统计分析：运用统计学方法分析基因突变与脂肪酸组分之间的关联性。
三、结果与分析（一）基因突变挖掘结果经过基因组测序和生物信息学分析，成功挖掘出多个与蒙古羊肉质相关的基因突变位点，其中部分突变与肉质特性显著相关。
（二）脂肪酸组分分析通过对肌肉组织中脂肪酸的检测，发现蒙古羊肉中主要包含饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸，其中不饱和脂肪酸的含量较高。
（三）基因突变与脂肪酸组分的关联性分析通过统计分析，发现某些基因突变与脂肪酸组分之间存在显著关联。
例如，某些突变能够影响脂肪酸合成酶的活性，进而影响脂肪酸的组成和含量。
此外，某些基因突变还可能影响脂肪酸的氧化过程，从而影响肉质的口感和营养价值。
四、讨论本文通过研究揭示了蒙古羊肉质相关基因突变与脂肪酸组分之间的关联性，为优化羊肉品质提供了科学依据。
未来可通过进一步研究，明确这些基因突变对肉质的具体影响机制，为畜牧业育种提供有力支持。
分子遗传学的发展本科论文
分子遗传学的发展1. 生化遗传学摩尔根曾经正确地指出：“种质必须由某种独立的要素组成，正是这些要素我们叫做遗传因子，或者更简单地叫做基因”。
尽管由于摩尔根及其学派的广大科学工作者的努力，使基因学说得到了学术界的普遍的承认，然而当时人们对基因本质的认识还相当肤浅，并不知道基因与蛋白质及表型之间究竟存在着什么样的内在联系。
虽然说早在1909年，英国的医生兼生物化学家加罗德（A.Garrod）就己指出，特定酶的表达是由野生型基因控制的假说。
而且这个假说在二十世纪30年代，经过众多遗传学家的努力已经获得了很大的发展与充实。
遗憾的是，由于当时人们掌握的酶分子结构的知识相当贫乏，没有认识到大部份基因的编码产物都是蛋白质，也不知道是否所有的蛋白质都是由基因编码的。
在这样的知识背景下，要进一步研究分析基因与蛋白质之间的内在联系，显然是难以做到的。
值得庆幸的是到了二十世纪40年代初期，孟德尔-摩尔根学派的遗传学家便已经清醒地认识到，如果继续沿用经典遗传学的研究方法和实验体系，是难以有效地揭示基因控制蛋白质合成及表型特征的遗传机理。
因此他们便广泛地转而使用诸如红色面包霉（Neurospora crassa）和肺炎链球菌（Streptococcus pneumpniae）等微生物为研究材料，并着力从生物化学的角度，探索基因与蛋白质及表型之间内在联系的分子本质。
所以人们称这个阶段的遗传学为生化遗传学（biochemical genetics），或微生物遗传学（microbial genetics）。
由于微生物具有个体小、细胞结构简单、繁殖速度快、世代时间短和容易培养、便于操作等许多优点，因此便极大地加速了生化遗传学的研究，在短短的二三十年间就取得了丰硕的成果，主要的有如下三项。
第一，1941年两位美国科学家比德尔（G.Beadle）和塔特姆（E.Tatum），通过对红色面包霉营养突变体的研究，提出了“一种基因一种酶”（后来修改为“一种基因一种多肽”）的假说。
MCIR基因的研究进展
中国畜牧兽医!!"#$!%%"%#$##%#!##%L!"#$%&$#'%()*+,%$-./01232.#$%./42-#5#$2"#$$%&'%()*%%+',-.$'%(/%!/0*('0&%/'&)'&01(*#"基因的研究进展封竣淇% 0 徐!伟% 0 黄!兰% 0 罗卫星% 0 蔡惠芬%0""%'贵州大学!高原山地动物遗传育种与繁殖省部共建教育部重点实验室!贵阳22&&02(0'贵州省动物遗传育种与繁殖重点实验室!贵州大学动物科学学院!贵阳22&&02#摘!要 4!%F 基因作为控制毛色的重要候选基因之一!不仅在黑色素合成过程中起着重要的调控作用!参与毛色的形成!还对人畜疾病'生长性状'行为有着不同程度的影响!因而引起相关学者的广泛关注&为加深对4!%F 基因的认识和了解!作者对4!%F 基因结构'功能'作用机理'基因的定位'多态性检测及其在人畜方面的研究进展进行综述!并提出新的设想&关键词 4!%F 基因(毛色(作用机理(功能中图分类号 j /R 文献标识码 =文章编号 %(/%!/0*("0&%/#&)!%%)%!&R收稿日期 0&%(!%&!%*基金项目 贵州省科技富民强县专项行动计划.优质沿河白山羊提纯复壮/)0&%)*20&0!%号(贵州省科技厅0&%*年省市县科技合作项目.贵州白山羊选育示范与推广/)0&%*&&%*作者简介 封竣淇"%11*!#!男!贵州安顺人!硕士生!研究方向$分子遗传与动物育种!I !E 4$G $R 1R )/R &R 2!i i ',#E "通信作者 蔡惠芬"%1(%!#!女!贵州都匀人!副教授!研究方向$动物遗传育种与繁殖!I !E 4$G $3;-83;-8(%%%!%(*',#E H *>*/8+=13?/5+*>-5(*#"R *5*<I Q Of Y -!i $%!0!X V L ;$%!0!\V =Q OW 4-%!0!W V @L ;$!U $-8%!0!J=B\Y $!3;-%!0""%N C .22-#$@%$-F 2I .;-*53#;$#$3"26(%32%*4;*$3%#$;*+F 2@#;$!4#$#+3./;<>-*5%3#;$!R *#P ";*A $#B 2.+#3/!R *#/%$@22&&02!!"#$%(0N R *#P ";*92/:%,;.%3;./;<&$#'%(R 2$23#5!!;((2@2;<&$#'%(85#2$52!R *#P ";*A $#B 2.+#3/!R *#/%$@22&&02!!"#$%#1C >,8/+,$4!%F 8;-;!4M #-;#35F ;$E 9#:54-5,4-"$"45;8;-;M 3#:,#-5:#G G $-8,#45,#G #:!-#5#-G 69G 46M 4-$E 9#:54-5:#G ;$-5F ;9:#,;M M #3E ;G 4-$-M 6-5F ;M $M !7Y 54G M #94:5$,$945;M $-5F ;3#:E 45$#-#3,#45,#G #:4-"4G M #F 4M"$33;:;-5;33;,5M#-F Y E 4-4-"4-$E 4G "$M ;4M ;M !8:#[5F5:4$5M4-"7;!F 4D $#:M 'Z F ;M 5Y "6#34!%F 8;-;F 4M 455:4,5;"5F ;455;-5$#-#3M ,F #G 4:M 'B -#:";:5#";;9;-5F ;Y -";:M 54-"$-8#34!%F 8;-;!5F ;M 5:Y ,5Y :;!3Y -,5$#-!E ;,F 4-$M E !8;-;G #,Y M !9#G 6E #:9F $M E4!-4G 6M $M 4-":;M ;4:,F 9:#8:;M M#3F Y E 4-4-"4-$E 4G #34!%F 8;-;[;:;:;D $;[;"4-"-;[$";4M [;:;9Y 53#:[4:"$-5F $M :;D $;['D *0E -83>$4!%F 8;-;(,#45,#G #:(E ;,F 4-$M E (3Y -,5$#-!!毛色是动物重要外观表型特征之一!不仅是重要的生产性状!还是不可或缺的经济性状!亦可作为遗传标记用于分子选育&毛色的形成在机体内受多个基因作用!机体外受环境因素的影响&影响动物毛色的基因众多!如从神经嵴发育分化控制上游黑色素生成的内皮素受体C 基因"I A Q K >#'酪氨酸激酶受体基因"^B Z #'酪氨酸激酶受体配体基因"^B Z W O #'配对盒基因"?=X *#'8M U %&基因及小眼畸形相关转录因子基因"H B Z <#等(控制下游黑色素生成的黑素皮质素受体%"H J %K #基因'刺鼠信号蛋白"=N B ?#基因和酪氨酸基因家族等&动物体内有众多色素!其中最主要是酪氨酸源性色素'黑色素及其衍生物是其代表物质&4!%F 基因在黑色素合成途径中有着重要的调控作用!从而参与到毛色的形成&作者现对4!%F 基因研究进展进行综述&Copyright ©博看网. All Rights Reserved.中!国!畜!牧!兽!医))卷!#!(*#"基因4!%F 基因!全称为黑素皮质素受体%"E ;G !4-#,#:5$-%:;,;95#:#基因!也称为促黑素细胞激素受体"E ;G 4-#,65;M 5$E Y G 45$-8F #:E #-;:;,;95#:!H N \K #基因!在哺乳动物中由I 位点";U 5;-M $#-G #,Y M #编码!只有一个编码区!是肾上腺皮质"H J #受体家族之一&H J 受体家族是:F #"#9M $-!G $.;家族最小的一类成员)%!0*&该受体家族包含了2大类受体!分别是H J %K 'H J 0K 'H J *K 'H J )K 'H J 2K !2类受体在不同组织中有着不同的表达和功能&4!%F 基因最先在黑色素细胞中被发现!主要在毛囊和皮肤黑色素细胞中表达)**&4!%F 基因所编码的H J %K 蛋白是O 蛋白耦合受体!生物信息学显示其存在/个跨膜结构域!是最小的一个的O 蛋白耦合受体!且在机体中有多种效用!如在黑色素细胞和白细胞中对于防止紫外线'抗炎方面有着促进'活化正向调节作用!但最主要的功能是调控皮肤色素沉积!参与皮肤与紫外线的反应!进而影响动物毛色的形成!是一个高度多态的基因!已证实部分单核苷酸多态性"M $-8G ;-Y ,G ;#5$";9#G 6E #:9F $M -!N Q ?#位点突变会改变哺乳动物毛色!如红色豚鼠'栗色马'红色几内亚猪等&4!0F 基因于%110年发现于H J 受体!并克隆)**&4!*F '4!)F 基因分别克隆于%11)和%11*年!可影响中枢神经系统!从而对摄取食物'性功能产生调节作用)2*&4!2F 基因作用于骨骼肌和大脑!有外分泌功能)2*&2类受体之间的同源性仅为)&`"(&`!且缺乏配体特异性受体)(*&4!%F 基因在人'小鼠'猪'马'牛'绵羊'鸡等动物上只有一个外显子!但0&%(年R 月%*日Q J >B 更新的序列显示山羊拥有两个外显子"O ;-!>4-.登录号$%&(2&*&1*#&图%为人类4!%F 基因与蛋白结构的示意图&图#!人类(*#"基因和蛋白结构图 '.26F #!X Q @/5(*#"6*5*/53A 8-,*25>,8Q +,Q 8*> ')%%Copyright ©博看网. All Rights Reserved.!)期封竣淇等$4!%F 基因的研究进展!!黑色素生成途径及!,!5%和(*#"基因的作用机制%R */年!黑色素颗粒最先被捷克著名生理学家Y :.6-;在脑缘皮质细胞中发现!至此开始了对黑色素细胞的研究&哺乳动物毛色形成主要依赖于黑色素作为其物质基础)R*&黑色素由黑色素细胞内的黑色素小体所分泌的一种无定形蛋白质衍生物构成!且化学性质稳定!不溶于水和绝大多数的有机溶剂!在机体内广泛表达!高等动物中大量存在于皮肤'毛发'视网膜'胆囊及卵巢!共价交联的吲哚环为其基本结构)1!%&*&真黑色素";Y E ;G 4-$-#和褐黑色素"9F ;#E ;G 4-$-#一起构成了黑色素&褐黑色素是一种圆形红色颗粒!可溶于碱!作用于皮肤或毛发使之表现出黄色和红色(真黑色素则使之表现出褐色和黑色&哺乳动物体内真黑色素和褐黑色素含量的不同决定了哺乳动物毛皮颜色的多种表型)%%!%**&图0为皮肤受紫外线照射!机体通过一系列反应最终生成黑色素的过程&图!!黑色素的生成途径'.26F !!9*:/525S A 8-3Q +256A /,=E /0'!!垂体分泌的促黑色素细胞激素"-!H N \#作为信号分子与黑色素细胞膜上的H J %K 结合!形成复合物!改变O 蛋白偶联受体的结构!诱发O 蛋白-与二磷酸鸟苷"O A ?#及三磷酸鸟苷"O Z ?#的交换!从而激活位于细胞膜上的腺苷酸环化酶"4";-6G 45;,6,G 4M ;!=J #系统!在H 80T作用下!腺苷酸环化酶催化三磷酸腺苷"=Z ?#脱去一个焦磷酸!生成环磷酸腺苷"J =H ?#!J =H ?作为第二信使激活酪氨酸激酶!使细胞内部合成酪氨酸酶"56:#M $-4M ;!Z C K #!Z C K 通过催化血液中的酪氨酸"Z C #!Z C 经高尔基复合体羟化生成多巴"A @?=#!A @?=在酪氨酸酶进一步的催化下氧化为多巴醌"A j #)%)!%(*&当细胞中A j 达到一定浓度!Z C K 浓度或活性过低时!会使A j 形成半胱氨酰多巴"J 6M !A @?=#!导致褐色素的产生与表达(反过来!Z C K 浓度或活性过高!A j 会形成多巴铬的衍生物!导致真黑色素的产生与表达)%/*&&8K 6基因编码的=N B ?蛋白作为一种天然的颉颃剂!一方面可竞争性结合H J %K 蛋白!引起O Z ?水平下降(另一方面=N B ?蛋白抑制H B Z <蛋白的表达!减少H B Z <蛋白与酪氨酸基因家族启动子区域的结合!使Z C K 活性下降&通过这两种方式!减少或停止真黑色素合成!从而产生褐黑色素!使皮毛表现为黄色或红色)%R !0&*&研究表明!#A *由*&")&个氨基酸组成具有亲水性及亲脂性的两亲性阳离子小蛋白质!作为一种*)%%Copyright ©博看网. All Rights Reserved.中!国!畜!牧!兽!医))卷!参与先天免疫性反应的抗菌肽!在-!H N\'=N B?信号通路中作为一种中性受体颉颃剂!可阻止=N B?蛋白或-!H N\编码蛋白与H J%K蛋白的结合!但独立存在时对信号通路影响不大)0%*"图*#&图G!,!5%和(*#"基因的作用机制.26F G!9*+=/52>@-),!5%/53(*#"6*5*>G!(*#"基因多态性研究基因多态性"8;-;9#G6E#:9F$M E#可分为两类!一类是A Q=位点多态性"M$5;9#G6E#:9F$M E#!另一类是长度多态性"G;-85F9#G6E#:9F$M E#&位点多态性是由于等位基因之间在特定的位点上A Q=序列存在差异!如碱基的突变'缺失'插入等!造成编码序列的改变!进而导致翻译蛋白质不同使之影响性状&毛色作为重要外观表型特征!是一个质量性状!研究表明其由众多毛色基因共同调控!但某个基因N Q?的突变会影响毛色的形成!因此N Q?位点的研究是近年来毛色研究的热点之一&G F#!人人的4!%F基因发现于%(号染色体!编码蛋白含有*%/个氨基酸&4!%F基因是除了稀有的孟德尔表型如白化基因外!迄今所知的黑色素基因中唯一一个可以解释人类黑色素生成生理变异的基因&在白色人种身上!许多国家和地区已经发现超过*&个等位基因!其多态性与人的红发'黄肤及淡褐色皮肤有关!影响黑色素的表达!进而影响多重信号转导途径)00*&>;4Y E#-5等)0**进行了4!%F基因多态位点检测!并对可能影响到人类红发'浅色肤色及皮肤癌的位点及其相互间作用进行了详尽的分析!这是首次将4!%F基因多态位点的生化特性与色素沉积表型直接结合起来&^$-8#等)0)*在对白癜风的研究中!提取了白癜风病人及健康人皮肤的K Q=!对包含4!%F基因在内的R个基因进行定量表达研究!分析试验组和对照组数据显示4!%F基因表达量差异显著&>4M5$4;-M等)02*研究发现4!%F基因是雀斑产生的主效基因之一!且有雀斑的个体在4!%F基因中至少有一处突变&郑红霞)0(*研究分析了%*1例汉族人的健康皮肤!在4!%F基因上搜索到/个N Q?M位点!分别为N Q?0&&'N Q?0/)'N Q?*21'N Q?)0%'N Q?)R R'N Q?)1/和N Q?1)0!其中N Q?)0%和N Q?)1/是中国汉族人群4!%F基因研究的首例报道&分析发现N Q?0/)在雀斑发生和皮肤上呈显著相关性(N Q?)R R突变后形成的杂合型=O与深色发质呈显著相关(N Q?1)0突变后形成的纯合型O O与浅色肤质呈显著相关&G F!!鼠家鼠4!%F基因位于R号染色体上&研究发现!隐性黄鼠是由于4!%F基因第2)1个核苷酸位点发生了一个移码突变造成的!而烟色鼠则是第0&(个核苷酸位点突变后导致的结果)0/!0R*&f4,.!M#-等)01*建立了转基因小鼠模型!用于揭示H J%K ))%%Copyright©博看网. All Rights Reserved.!)期封竣淇等$4!%F基因的研究进展功能&0&%)年!<:;;?45;-5M@-G$-;网站刊登了4!%F和C F&7基因突变的转基因小鼠专利!可作为试动物治疗由4!%F和C F&7基因突变产生的黑色素瘤&G F G!猪猪的4!%F基因位于(号染色体上&国内外对4!%F基因在猪方面的研究一般侧重于毛色遗传研究!而且与毛色类型对应关系的研究较为透彻)*&!*%*&吴同山等)*0*在研究.杜'长'大/三元杂种猪时发现红毛猪在生长速度'背膘'%&&.8体重日龄'瘦肉率等方面与全白'黑斑白毛猪有显著差异!表明毛色基因也能影响生长性状&张波)***测定了藏猪及引进丹系长白猪的4!%F基因J A N序列!发现引进的丹系长白猪存在两个N Q?M突变!其中有一个是错义突变!还发现一个新单倍型(藏猪中存在两个N Q?M突变!均为错义突变&G F%!马马的4!%F基因发现于*号染色体!全长包含%/0%79!J A N区12)79&H4:.G Y-"等)0R*%11(年检测到一个错义突变位于R*79处!导致栗色毛的产生&0&&&年!L4-8;:等)*)*于R)79处检测到新的多态位点!也能导致栗色毛的产生!与普通栗色毛相比差异不显著&N54,F Y:M.4等)*2*对多种毛色的纯血马及阿拉伯马进行了j Z W研究!发现I位点活性与亮毛色存在相关性(通过数据分析!毛色与运动能力无显著关联&f4,#7M)*(*等最新研究发现! 4!%F'&8K6基因不同颜色被毛会影响马的行为与性格!这可能成为毛色基因研究的新方向&G F'!牛牛的4!%F基因发现于%R号染色体&研究发现在荷斯坦奶牛中!红色被毛由一个N Q?位点突变造成!与O4-等)*/*在荷斯坦奶牛上研究4!%F基因O*%&多态改变产生;等位基因!造成红白颜色被毛相吻合&唐贺等)*R*研究发现!黄牛群体I位点上有*种等位基因型$IT"野生型等位基因!主要表现为黑色#'I A"显性等位基因!主要表现为黑色#和;"隐性等位基因!表型为红毛#&敖 燕等)*1*在研究不同毛色的贵州水牛时发现!在贵州水牛和贵州白水牛发现一处错义突变Z R)*J!导致缬氨酸变成丙氨酸(贵州水牛发现两个突变位点J%00R Z和O%**&=!前一个为同义突变&张建一))&*于克隆并获得了牦牛4!%F基因完整编码区序列"J A N#!其长度为%&0%79!其编码*%/个氨基酸!该蛋白无信号肽!属于亲水蛋白&林宇纾等))%*于0&%2年成功克隆了水牛4!%F基因!其J A N全长12)79!在沼泽水牛和白沼泽水牛上检测出2个N Q?M位点突变!分别为Z)/(J'O(%R J'O R R%='O1*&=和=1*%O(根据白沼泽水牛与沼泽水牛在相对表达量和蛋白表达量上的差异!推测白沼泽水牛由于黑色素缺失造成了毛色白化现象&G F J!羊绵羊的4!%F基因发现于%)号染色体!山羊的4!%F基因位于%R号染色体上&L Y等))0*在波尔山羊中发现!位于00(79处核苷酸突变能引起波尔山羊头'颈部位产生红色被毛&李洪涛等))**在研究*种不同毛色哈萨克羊时发现!0%R79处Z%=的突变跟被毛颜色呈极显著相关!在4!%F基因表达量上黑色个体极显著高于白色个体!显著高于棕色个体(由此推断4!%F是黑色哈萨克羊毛色的主效基因&C4-8等)))*对白色大尾寒羊'黑色岷县黑裘皮羊'棕色哈萨克羊在4!%F基因编码区和部分2c V Z K'*c V Z K进行了测序!发现2个N Q?M位点!其中0个为错义突变",'0%R Z$=和,'*(%O$ =#!*个为同义突变",')01J$Z','(&&Z$O和,'/*2J$Z#!且在岷县黑裘皮羊检测到一个单倍型==Z O Z与黑色毛存在相关性!表明4!%F基因突变与中国地方羊品种黑色毛表型相关&付冬丽))2*在研究中国%&个地方绵羊品种发现4!%F基因2个单碱基突变位点!其中*个同义突变",')01J $Z','(&&Z$O和,'/*2Z$J#和0个错义突变",'0%R Z$=和,'*(%O$=#!错义突变分别导致蛋氨酸变为赖氨酸!天冬氨酸变为天冬酰胺!两处错义突变与中国绵羊的黑色被毛表型相关!但与其他被毛颜色并无显著关联&黑孜别克0哈孜别克))(*对&8K6'4!%F基因进行多态性研究和相关性分析时发现!白色阿勒泰羊&"(月龄生长速度最快!总增重'日增重水平较棕色和黑色阿勒泰羊相比差异显著((月龄时!棕色阿勒泰羊体尺各测定指标总体高于其他两种毛色的阿勒泰羊&*种毛色的阿勒泰羊毛长与剪毛量间差异显著!其中白色阿勒泰羊毛长和剪毛量最大!白色阿勒泰成年母羊的产羔数显著高于棕色和黑色阿勒泰母羊的产羔数&G F$!家禽杨永升))/*在鸡上筛选到)个N Q?M位点!一个位于2c V Z K为J!=颠换!其他*个位于编码区分别为R(/79处O$=转换'%*//79处J$O颠换' %01079处J$Z颠换!)个位点的突变与鸡的肤色'肉色和活体胫色呈显著或极显著相关!此结果与2)%%Copyright©博看网. All Rights Reserved.中!国!畜!牧!兽!医))卷!^;:+;等))R*研究结果一致&黄虹虹))1*研究鸭时发现!=**%O和O*()=两个位点的突变与白羽的产生存在显著相关性&熊渺等)2&*研究泰和乌骨鸡皮肤黑色素细胞增殖与黑色素生成时发现不同质量浓度的-!H N\对细胞有促增殖的作用!当-!H N\为0'2E8%W时细胞的增殖率极显著高于不添加-!H N\的对照组&王雪娇等)2%*对禽类4!%F基因的生物信息学进行了较为详细的分析!不再赘述& G F L!其他动物Q;[5#-等)20*调查了%1种%1)只家犬!发现大部分红色或黄色犬的4!%F基因中存在一个较早的终止密码子!且这种基因型与其黄色或红色毛色表型完全一致!表明4!%F基因的失活突变与黄色'红色毛色的形成密切相关&0&&2年!P v8;等)2**以北极狐为研究对象!检测到蓝色北极狐和白色北极狐在4!%F基因编码区有0个变异位点!蓝色北极狐编码区第2'0R&79位点发生错义突变!第279位点甘氨酸突变为半胱氨酸!第0R&79位点苯丙氨酸突变为半胱氨酸!导致了冬季白毛颜色没有表达& Z;]Y.4等)2)*在研究孔雀鱼时发现!4!%F基因的两个等位基因"1(*'1(179位点#与鱼的色素生成深浅有关!不同的等位基因对应的表型有稳定差异&杨竹青等)22*在研究中国草金鱼时发现!4!%F基因在R079处发生突变!O突变为=!使氨基酸发生改变"丙氨酸$苏氨酸#!由此形成了一个新的低复杂区域&宋兴超等)2(*0&%2年测定了美洲短毛黑水貂4!%F基因完整的编码区序列!核苷酸序列长度为%*0)79!包括位于2c V Z K%R R79'J A N12)79'*c V Z K%R079!共编码*%/个氨基酸!为单一外显子基因&%!小!结动物的毛'皮是重要的生产性状及经济性状&因此!研究控制毛色的候选基因有助于了解毛色形成的分子机理!也为分子水平的选种育种提供理论基础&通过上面的分析和综述不难看出!对于4!%F基因研究使用较多的是?J K!N N J?'实时荧光定量J K'直接测序'克隆等技术!而N Q?位点突变造成的性状差异!相关性分析依旧是近些年来的研究热点与研究方向&4!%F基因在人类皮肤方面是雀斑产生的主效基因之一(在鼠'马'牛'羊'家禽'狗'北极狐'鱼等动物被毛'肉色等颜色方面是由于N Q?位点突变从而产生了不同的表现型!或是改变了色素沉积(在研究猪'羊相关性分析时发现不同被毛的颜色在生长性状'体尺测量等方面有着显著差异(在马上!不同颜色表型会影响马的行为和性格&这些都表明4!%F基因不仅能改变毛色表型!还与疾病'生长性能"如瘦肉率'生长速度'体尺测量#'动物行为及其性格等方面有关联性&由此可见!除了研究毛色表型!今后还可结合其他数量性状'动物行为等方面进行相关研究!这不仅是4!%F 基因新的研究方向!还可成为其他相关毛色基因研究的参考&参考文献)%*!O;5F;:V'V-,#D;:$-8E#G;,Y G4:E;,F4-$M E M$-D#G D;"$-4,5$D45$#-#3O9:#5;$-!,#Y9G;":;,;95#:M)f*'>$-;5.#$2F2B#2L+!0&&&!0%"%#$1&!%%*')0*!H#-5;:#!H;G;-";]Z'=J Z\$Z F;3#:8#55;-5F;:496)f*' 82'#$%.+#$K''*$;(;@/!0&%2!0/"*#$0%(!00(')**!H#Y-5+#6^O!K#77$-MWN!H#:5:Y"H Z!;54G'Z F;,G#-$-8#3434E$G6#38;-;M5F45;-,#";5F;E;G4-#!,#:5$-:;,;95#:M)f*'85#2$52!%110!02/"02/#$%0)R!%02%'))*!O4-5]B!H$[4\!^#-"4C!;54G'H#G;,Y G4:,G#-$-8!;U9:;M M$#-!4-"8;-;G#,4G$]45$#-#343#Y:5F E;G4-#!,#:5$-:;,;95#:)f*'J;*.$%(;<C#;(;@#5%(!"2'#+3./!%11*!0(R"0&#$%2%/)!%2%/1')2*!O4-5]B!N F$E#5#C!^#-"4C!;54G'H#G;,Y G4:,G#!-$-8!;U9:;M M$#-!4-",F4:4,5;:$]45$#-#343$35F E;G!4-#,#:5$-:;,;95#:)f*'C#;5"2'#5%(0C#;I"/+#5%(F2+2%.5"!;''*$#5%3#;$+!%11)!0&&"*#$%0%)!%00&' )(*!C4-8C!J F;-H!W4$C!;54G'H#G;,Y G4:";5;:E$-4!5$#-#348#Y5$!:;G45;"9:#5;$-7$-"$-85#F Y E4-E;G!4-#,#:5$-!):;,;95#:)f*'4;(25*(%.6"%.'%5;(;@/!0&&*!()"%#$1)!%&*')/*!L#G3\#::;G GI H!>#Y G4-8;:H J!A+@:4]$#f=' H;G4-#,#:5$-%:;,;95#:$N5:Y,5Y:;!3Y-,5$#-!4-":;8Y G45$#-)f*'7.;$3#2.+#$R2$23#5+!0&%(!/";/R&/2#$12')R*!杨永升!李!宁!邓学梅!等'黑素皮质素受体%-哺乳动物黑色素形成中的关键基因)f*'遗传!0&&)!0(")#$2))!22&')1*!刘甲斐!仇雪梅'黑色素及其相关基因的研究进展)f*'生物技术通报!0&&/!)$22!2R')%&*!王!乐!张!斌!郑文新!等'动物毛色与黑色素皮质素受体%"H J%K#基因)f*'草食家畜!0&&1!0$%&!%0' )%%*!吴宇婷'哺乳动物毛色形成机制与影响因素)f*'四川动物!0&%%!*&"(#$%&&*!%&&/')%0*!孟浩浩!许瑞霞!代!蓉!等'绵羊黑色素合成相关基因的研究进展)f*'生物技术通报!0&%)!R$*)!*1'()%%Copyright©博看网. All Rights Reserved.!)期封竣淇等$4!%F基因的研究进展)%**!徐桂利!刘铮铸!巩元芳!等'毛皮动物毛色调控基因的研究进展)f*'黑龙江畜牧兽医!0&%2!%*$20!2)' )%)*!蒋!献'抗氧化和皮肤美白)=*'中华医学会第十二次全国皮肤性病学术会议论文集)J*'0&&(')%2*!白春雨!高玉花!庞全海'影响动物毛色的基因)f*'国外畜牧学"猪与禽#!0&&R!0R"2#$/%!/*')%(*!刘晓妮!景炅婕!李宝钧!等'&8K6和4!%F基因的研究进展)f*'中国草食动物科学!0&%2!*2"%#$)0!)(' )%/*!甘海云!李建斌!王洪梅!等'牛毛色基因的研究进展)f*'中国草食动物!0&&/!0/"%#$2&!2*')%R*!@G G E4--H H!>4:M F O N'A#[-!:;8Y G45$#-#3E;G4-#!,#:5$-:;,;95#:M$8-4G$-8E;"$45;"765F;4E$-#5;:E$-Y M#3=8#Y5$9:#5;$-$-U2$;I*+'2(%$;I";.2+)f*'JC#;(!"2'!%111!0/)"00#$%2R*/!%2R)(')%1*!N Y]Y.$B!Z4"4=!@G G E4--H H!;54G'=8#Y5$M$8-4!G$-89:#5;$-$-F$7$5ME;G4-#8;-;M$M4-"5F;:;M9#-M;#3F Y E4-E;G4-#,65;M5#4G9F4!E;G4-#5:#9$-)f*'JK$GB2+3=2.'%3;(!%11/!%&R"(#$R*R!R)0')0&*!K=";$O?'^6#5#I-,6,G#9;"$4#3O;-;M4-"O;!-#E;M)H*'8I.#$@2.?23"2.(%$-+!0&&R')0%*!N,F-;$";:f f!V-F#G];:=!N,F4G G;:H!;54G'\Y E4-";3;-M$-M)f*'J;*.$%(;<4;(25*(%.42-#5#$2!0&&2!R*"R#$2R/!212')00*!=7";G!H4G;.e=!N[#9;P>!N54:-;:K f!;54G' H;G4-#,#:5$-M4-"5F;E;G4-#,#:5$-%:;,;95#:!E#D!$-85:4-M G45$#-4G G65#[4:"ME;G4-#E49:;D;-5$#-)f*'&.5"#B2+;<C#;5"2'#+3./0C#;I"/+#5+!0&%)!2(*$)!%0')0**!>;4Y E#-5^=!Q;[5#-K=!N E$5A f!;54G'=G5;:;",;G G M Y:34,;;U9:;M M$#-#3F Y E4-H J%KD4:$4-5:;,;95#:4G!G;G;M4M M#,$45;"[$5F:;"F4$:4-"M.$-,4-,;::$M.)f*')*'%$4;(25*(%.R2$23#5+!0&&2!%)"%2#$0%)2!0%2)' )0)*!^$-8#^!=Y-$-I!^4:;G M#-H!;54G'O;-;;U9:;M M$#-4-4G6M$M#3E;G4-#,#:5$-M6M5;E$-D$5$G$8#)f*'J;*.G$%(;<=2.'%3;(;@#5%(85#2$52!0&&/!)R"0#$%%*!%00')02*!>4M5$4;-MH!Z;:\f!O:Y$MQ!;54G'Z F;E;G4-#,#:5$-!%!:;,;95#:8;-;$M5F;E4+#:3:;,.G;8;-;)f*')*'%$4;(25*(%.R2$23#5+!0&&%!%&"%(#$%/&%!%/&R')0(*!郑红霞'4!%F基因多态与皮肤颜色等表型特征在中国汉族人群中的关联研究)A*'上海$华东师范大学!0&%&')0/*!K#77$-MWN!Q4";4Yf\!f#F-M#-^K!;54G'?$8!E;-545$#-9F;-#569;M#3D4:$4-5;U5;-M$#-G#,Y M4G!G;G;M:;M Y G53:#E9#$-5E Y545$#-M5F454G5;:H N\:;!,;95#:3Y-,5$#-)f*'!2((!%11*!/0"(#$R0/!R*)')0R*!H4:.G Y-"W!H#G G;:H f!N4-"7;:8^!;54G'=E$M!M;-M;E Y545$#-$-5F;8;-;3#:E;G4-#,65;!M5$E Y G45$-8F#:E#-;:;,;95#:"H J%K#$M4M M#,$45;"[$5F5F;,F;M5-Y5,#45,#G#:$-F#:M;M)f*'4%''R2$;'2!%11(!/"%0#$R12!R11')01*!f4,.M#-B f!>Y""?N!^;$8F:;-H!;54G'\Y E4-$];"H J%K5:4-M8;-$,E$,;:;D;4G F Y E4-M9;,$3$,:;,;95#:3Y-,5$#-)f*')*'%$4;(25*(%.R2$23#5+!0&&/!%("%1#$0*)%!0*)R')*&*!^$+4M fH\!L4G;MK!Z u:-M5;-=!;54G'H;G4-#,#:5$-:;,;95#:%"H J%K#E Y545$#-M4-",#45,#G#:$-9$8M)f*'R2$23#5+!%11R!%2&"*#$%%//!%%R2')*%*!邓素华!黄路生!高!军!等'黑素皮质素受体% "H J%K#基因与猪的毛色)f*'遗传!0&&%!0*"%#$R1!10')*0*!吴同山!张铁栓!王敬军'杜长大三元杂种猪毛色与生产性能关系的研究)f*'养殖与饲料!0&&)!%%$%/!%R' )***!张!波'藏猪4!%F基因的遗传多样性研究)A*'雅安$四川农业大学!0&%)')*)*!L48-;:\f!K;$M M E4--H'Q;[9#G6E#:9F$M E";!5;,5;"$-5F;F#:M;4!%F8;-;)f*'&$#'%(R2$23#5+!0&&&!*%")#$0R1!01&')*2*!N54,F Y:M.4=!?$)54H!w#+;.f!;54G'?;:3#:E4-,;$-:4,;F#:M;M#3D4:$#Y M,#G#Y:M)f*':#B2+3;5V85#2$52!0&&/!%&("0#$0R0!0R(')*(*!f4,#7MW Q!N54$8;:I=!=G7:$8F5f A!;54G'Z F;H J%K4-"=N B?,#45,#G#:G#,$E46$E94,57;F4D$#:$-5F;F#:M;)f*'J;*.$%(;<)2.2-#3/!0&%(!%&/"*#$0%)!0%1')*/*!O4-\C!W B f>!L4-8\H!;54G'=G G;G;3:;i Y;-,$;M#3 Z C K!4-"H J%K!$-J F$-;M;-45$D;,455G;)f*'&$#'%(85#2$52J;*.$%(!0&&/!/R"2#$)R)!)R R')*R*!唐!贺!高英凯!苗永旺')个黄牛群体黑素皮质素受体%"H J%K#基因变异研究)f*'畜牧兽医学报!0&%&!)%"(#$(*1!()*')*1*!敖 燕!胡玲玲!罗师红!等'不同毛色贵州水牛4!%F'D O F基因N Q?研究)f*'中国牛业科学!0&%2!)%")#$%0!%/'))&*!张建一'牦牛4!%F'4K D7和&@;*3#基因序列特征及在皮肤组织中的表达)A*'兰州$甘肃农业大学!0&%2'))%*!林宇纾!蒋恒洁!杨丰硕!等'水牛黑色素皮质素%受体基因克隆'生物信息学分析及表达模式研究)f*'中国畜牧兽医!0&%2!)0"%&#$0201!02*/'))0*!L YeW!W$X W!W$Y C j!;54G'Z F;:;"F;4"4-"-;,.#37#;:8#45ME467;,#-5:#G G;"765F;:;,;M M$D;4G G;G;#35F;4!%F8;-;)f*'&$#'F2+!0&&(!22")#$*%*!*00'))**!李洪涛!曾献存!张文祥!等'哈萨克绵羊4!%F和&8K6基因多态性及表达量与被毛颜色表型相关性/)%%Copyright©博看网. 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分子遗传学重点(可缩印)
1、基因：遗传信息的基本单位。
一般指位于染色体上编码一个特定功能产物(如蛋白质或RNA 分子等)的一段核苷酸序列。
2、核型：是指一个物种所特有的染色体数目和每一条染色体所特有的形态特征，包括染色体长度、着丝粒的位置、臂比值、随体的有无、次缢痕的数目及位置。
3、染色体分带：用特殊的染色方法,使染色体产生明显的色带(暗带)和未染色的明带相间的带型,形成不同的染色体个性,以此作为鉴别单个染色体和染色体组的一种手段。
5、染色体带型：经过显带技术处理后的染色体，显示出特征性的带纹。
每一条染色体都有固定的分带模式，即称带型。
6.操纵子：指几个功能上相近或相关的结构基因排列在一起，由一个共同的启动子、操纵子或其它调控序列来调控这些基因的转录。
包括这些结构基因和控制区的整个核苷酸序列就称为操纵子。
7.外显子：真核基因中与成熟mRNA、rRNA或tRNA分子相对应的DNA序列，为编码序列。
8、内含子：初级转录物中无编码意义而被切除的序列。
在前体RNA中的内含子也常被称作“间插序列9、转座子：一种复合型转座因子，这种转座因子带有同转座无关的一些基因，入抗药性基因，它的两端是插入序列，构成了“左臂”和“右臂”，两个臂可以是正向重复，也可以是反向重复。
这种复合型转座因子称为转座子。
10、重叠基因：共有同一段DNA序列的两个或多个基因。
重叠方式：（1）基因套基因（2）部分重叠(3)三个基因重叠11、反转录转座子：指通过RNA为中介，反转录成DNA后进行转座的可动元件。
12、C值：一种生物单倍体基因组所含的DNA总量，称为该物种DNA的C值。
在低等真核生物中，C值的大小与生物的形态结构的复杂程度有关。
而在高等生物中则不具有这一相关性。
这种现象称为C值悖理。
N值悖论：处于不同进化阶梯，复杂性不同的生物种属所具有的基因数目与其结构的复杂性不成比例的现象。
13、RNP:核糖核蛋白：由RNA核糖核苷酸和蛋白质组成。
SNP:单核苷酸的多态性:单核苷酸多态性是指在同一物种的不同个体基因组的等位序列上单个核苷酸对存在差别的现象。
不同基因表型间的表观遗传学研究
不同基因表型间的表观遗传学研究近年来，随着基因测序技术的发展，人们对于基因遗传的研究越来越深入，其中一个重要领域便是表观遗传学。
在同一基因组中，表观遗传变异的存在使得在不同基因表型间出现了显著的差异，这为人们进一步研究基因与表现型间的关系提供了一条新的途径。
在人类基因组中，所有细胞都拥有着相同的基因序列。
然而，不同细胞和组织之间的表现型和分化状态却存在着显著的差异。
这些差异主要集中在基因表达水平上，而表观遗传学正是解释这种差异的重要学科。
表观遗传学研究的是基因表达及其调控的非DNA 序列相关变化，其中包括 DNA 甲基化、组蛋白修饰和非编码 RNA 的表达调控等。
这些非序列相关变化，不同的基因表型间表现出了明显的差异，从而帮助人们理解了表观遗传学在不同表型表达中所发挥的重要作用。
表观遗传学变异在不同基因表型间的研究，对于人类基因组的研究和应用具有重要意义。
通过该领域的研究，人们可以深入了解基因对表现型的影响机制，找到表观遗传学变异在基因遗传中的作用规律，从而为基因治疗和诊断提供重要的理论支持。
以下将从 DNA 甲基化、组蛋白修饰、小分子 RNA 三个方面，介绍表观遗传学在不同基因表型间的研究进展。
DNA 甲基化方面的研究表明， DNA 甲基化被广泛认为是一种基因表达调控分子，这种调控体现在基因的启动子或调节区上。
不同表型的细胞中， DNA 甲基化存在差异，并会影响基因表达和细胞状态。
有证据表明，细胞周期和细胞增殖过程中， DNA 甲基化程度和细胞发育状态有关，而这些调节作用与细胞分化和细胞命运有关。
此外， DNA 甲基化变异与疾病的相关性也已被广泛研究，例如癌症和神经系统疾病等。
组蛋白修饰方面的研究表明，组蛋白变异在不同基因表型间的作用机制与 DNA 甲基化机制相似，都是通过基因启动子区的表达来影响表现型的差异。
组蛋白修饰通常发生在基因启动子和增强子区域，并且通过 H3 序列修饰的变异主要与基因表达、细胞分化和识别潜在靶点的能力有关。
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蒙古白马褪色表型形成机理的分子遗传学研究分类号S821.2学校代码10129U D C 6 3 6 学号09301001蒙古白马褪色表型形成机理的分子遗传学研究The Molecular Genetical Investigation on Formation Mechanismof Depigmengtation Phenotype in Mongolian White Horses 申请人: 白东义学科门类: 农学学科专业: 动物遗传育种与繁殖研究方向 :动物分子数量遗传学与马的育种指导教师: 芒来教授论文提交日期 : 二? 一二年四月本研究由以下项目资助农业部公益性行业科研专项(项目编号:201003075)内蒙古科技厅重大科技支撑项目(项目编号:20091404)内蒙古农业大学创新团队支持计划(项目编号:NDTD2010-12)摘要马毛色基因研究是毛色遗传学领域的重要研究内容之一,被毛颜色不仅是品种和个体鉴别的重要依据,也可以作为诊断某些疾病的途径,而且也是制定育种方案时必须考虑的重要性状之一。
马毛色研究不仅具有实际应用意义,更具有特殊的和文化价值。
因此,马毛色研究成为马遗传学研究领域的重要内容,尤其是马褪色被毛表型的研究已成为当今国际马毛色遗传学研究领域的重要内容,试图揭示导致马被毛褪色的真正机理。
蒙古马是世界上最古老的马品种之一,不仅有骝、栗、黑等基础毛色,而且还有斑点、灰褐及褪色表型等稀有毛色。
其毛色种类的多样,是研究马毛色遗传的最佳模型。
具有被毛颜色完全褪色表型的马群非常少见,只是偶尔在有些马种中出现,但在内蒙古自治区锡林郭勒盟西乌珠穆沁旗生存着较大数量的被毛褪色表型个体,被称为蒙古白马,将其又可分为两种类型,即具有显性白毛色特征的个体和灰毛色个体。
随着马全基因组序列的公布,控制马不同性状和表型的基因逐渐被揭晓。
据有关资料显示,马的褪色毛表型被几个基因所控制,然而存在着较大的种间差异。
基因在序列上的突变可导致机体出现不同的性状,但有时即便基因序列完全相同,也有着不同的表现型。
随着后基因组时代的到来,科学家们提出了许多新的理方法,其中因表观遗传学中的甲基化修饰可以解释基因序列相同而表型不同的生物学现象从而成为了当今分子生物学领域的研究热点。
本研究将蒙古白马做为研究对象,首先选择 MC1R、ASIP、MATP、SB1 和STX-17等五个毛色候选基因的限制性多态位点对选择的个体进行分型,对其毛色作出分子生物学鉴定,确定是否试验选择个体的毛色表型与已公布的毛色基因多态位点研究结果一致;其次采用实时荧光定量 PCR 方法以β-actin 基因为管家基因测定蒙古白马皮肤中MC1R、ASIP、KIT、STX-17、MATP 和EDNRB六个毛色候选基因的表达量;同时采用高通量测序技术对MC1R、ASIP、KIT、STX-17、MATP及EDNRB六个基因的外显子区及部分非编码区进行了多态性研究;采用蛋白免疫印迹技术对蒙古白马KIT 基因在皮肤中的表达进行了进一步验证;最后对KIT基因的启动子区进行了甲基化修饰差异分析研究;经上述研究,为蒙古白马褪色表型的形成机理提供了重要的理论依据及线索,得到的主要研究结果如下:1、将作为该试验研究对象的 17匹蒙古马(有色毛和褪色毛)进行分子生物学毛色鉴定,其结果显示:选择的个体毛色表型与其毛色候选基因的限制性多态位点存在一定的相关性,可以通过检测 MC1R、ASIP、SB1、STX-17及 MATP的基因型来初步判断其毛色类型,并提示不能只考虑单独的某个基因型,而需要对几个基因型进行综合分析并且参考毛色表型才能对其毛色做出最后的判定。
2、对 17匹蒙古马(有色毛和褪色毛)皮肤中相关毛色候选基因的表达进行相对定量研究,其结果显示:毛色候选基因 MC1R、ASIP、KIT、STX-17、MATP及EDNRB基因均在骝色毛个体中的表达量高于褪色毛表型的个体,提示蒙古白马褪色被毛及皮肤表型的出现与毛色候选基因在皮肤中的表达量存在一定的相关性,但并非是由于某个基因的表达量的差异所致,是几个基因共同作用的结果,但其相互间的作用机理还需进一步研究。
3、对三种不同毛色表型的 MC1R、ASTP、KIT、STX-17、MATP及 EDNRB 基因的外显子区和部分非编码区进行扩增后比较分析发现:在具有显性白毛色表型的蒙古白马中 MATP基因的 5’调控区存在一 68bp的缺失和 TG→GT碱基间的颠换,在第一外显子 33 位点处发现一 CCCP→CACH的错义突变,并在第二外显子中发现23位点处发现一 G 碱基的缺失,在 3’调控区还发现存在一 A→T 间的替换。
但在其他毛色候选基因序列中未发现典型的多态位点。
4、对有色毛和褪色毛个体皮肤中 KIT 基因所表达的蛋白进行定量分析发现:蒙古白马褪色表型个体皮肤中 KIT基因所表达的蛋白含量明显低于有色毛个体,通过灰度分析发现灰毛色个体该蛋白的含量稍高于具有显性白毛色表型的个体。
5、通过使用表观遗传学分析软件对以上六个基因的 5’调控区进行分析发现,在KIT 基因存在一 593bp 大小的 CpG 岛,并采用 BSP 直接测序法对骝色毛及褪色毛表型蒙古马皮肤组织基因组 DNA 中 KIT 基因 CpG 岛的甲基化模式进行测定比较,结果显示在有色毛和褪色毛表型蒙古马 KIT基因中未发现甲基化修饰差异。
关键词 :蒙古白马;毛色;多态性;差异表达;调控The Molecular Genetical Investigation on Formation Mechanism ofDepigmengtation Phenotype in Mongolian White HorsesAbstractThe research of horse’s coat c olor gene is one of the important contents in the field ofcoat color genetics. The coat color is not only important basis for identification both inbreeds and individual, but also be used to diagnosis certain diseases, is also the one ofimportant traits to develop breeding plan. The horse coat color research has not onlyapplication meaning but also special economic and culture value. Therefore the researcheson depigmentation of coat have become an important part of horse coat color study, whichare trying to find the real mechanism. Mongolian horses are ones of the oldest horse breedsin the world. Not only have basic color such as bay, chestnut and black, also have spot,gray and fade, which were belongs to rare phenotypes coat color. Mongolian horses are thebest models for researching horse color genetic. The coat color completely faded horses arevery rare, but in West Uzhumchin of Shiligol League in Inner Mongolia discovered a largernumber of the coat color completely faded horses, called Mongolian white horses.Wedivided the Mongolian white horse into two types, consist character of dominant whitecolor horses and the grey coat individual.With the publication of the horse genomesequence, different genes that control different phenotype were discovered graduallyAccording to the data, the formation of horse’s fade color phenotype is controlled byseveral genes; However, there is a large difference between varieties. Gene mutations inthe sequences can lead to body appears different properties, sometimes even if genesequences are same, also have different phenotype. In recent years with the arrival of PostGenome Era, scientists have proposed many new experiment methods, methylationmodified of epigenetics can explain the same gene sequences anddifferent biologicalphenomenon.Therefore it become a hotspot in the field of molecular biologyThis study choose Mongolian white horses as the research objects. Firstlly, take agenotyping to choice individual according to restriction of polymorphic loci of MC1R、ASIP、MATP、SB1 and STX-17 five candidate genes,made the molecular biologyidentification for coat color, to make sure whether the Mongolian horses phenotypeaccordance with the announced coat color gene polymorphism; Secondly by using realtime quantitative PCR, asβ -actin gene as housekeeping gene, to determining theexpression quantity of six colors candidate gene MC1R, ASIP, KIT, STX-17, MATP,EDNRBof Mongolian white horse in the skin; meanwhile, using the high throughputsequencing technologies to research polymorphism of MC1R,ASIP, KIT, STX-17, MATPand EDNRB five genes all coding region; In addition, use Western blotting method forprotein in the skin to further validation KIT gene’s expression ofMongolian white horses;at last, analyzed the methylation variance research of different color Mongolian horse’sKIT gene’s promoter area;Through the above research, provides important theoretical basis and clues to theformation of Mongolian white horses fade phenotype, obtained the main research resultsare as follows:1、The experimental research object will serve as the 17 Mongolian horses coloredhair and faded hair on molecular biology coat color identification, and the results showthat, Mongolian horses’ color phenot ype and candidate genes are certain relevance. we canthrough testing MC1R, ASIP, SB1, STX-17 and MATP genotype to judge Mongolian horsescoat type preliminary, and suggest we can not only consider a particular gene type, but acomprehensive analysis before make the final conclusion2、we tested the color candidate gene’s quantitative expression in 17 Mongolian horses’ colored hair and faded hair skin, the results show that colorcandidate genes, suchas: MC1R, ASIP, KIT, STX-17, MATP and EDNRB, have a-higher expression in the bayindividual than faded hair, it suggest that the phenotype of Mongolian horses’depigmentation relative with expression content of coalt color candidate genes in their skintissue, not be caused different express of certain gene, It is the result of several genes, butits mutual mechanism still need further research3、After amplification comparative analysis on exon and portion non coding region of MC1R, ASIP,KIT, STX-17, MATP and EDNRB, we found that MATP gene’s 5’regulation region have a lack of 68bp in Mongolian white horses which consist character ofdominant white horses4、After the protein analysis on the quantitative expression of KIT both in color hairand faded hair individual, we found that: KIT protein’s expression in Mongolian whitehorses skin was obviously lower than the colored hair individual, grey coat individuals alittle higher than Mongolian white horses5、Analysis above six gene’s 5’ regulation region use epigenetics analysis software, we found that KIT gene’s 5’ control area is consisted 593bp C pG island, then we measuredthe methylation pattern of bay and depigmentation coat Mongolia horses’ KIT gene’s 5’control region in skin DNA, we found that in this region have no different methylationpattern between bay and depigmengtation color horsesKey words: Mongolian White Horses; Coat color; Differentially expressed; Polymorphism; RegulationDirected by: Prof. Dugarjaviin ManglaiApplicant for Doctor degree: BAI Dongyi (Animal genetics and Breeding)(College of Animal Science of Inner Mongolia Agricultural University, Huhhot 010018, China)目录1 引言11.1 蒙古马概述11.2 蒙古白马文化概述11.3 乌珠穆沁白马文化历史. 21.4 国际上对马褪色毛表型的研究现状 31.4 马的毛色及形成机制 51.5 与被毛褪色形成有关的候选基因81.6 本课题研究的基因. 101.6.1 黑色素皮质激素受体1(MC1R基因10 1.6.2 野灰位点信号蛋白(ASIP)基因. 121.6.3 原癌(KIT)基因的研究现状. 141.6.4 突触融合蛋白17(STX-17)基因. 181.6.5 膜相关转运蛋白(MATP)基因 191.6.6 内皮素受体B(EDNRB)基因201.7 毛色研究新方法的介绍 201.7.1 常用的甲基化修饰检测方法211.8 本研究的目的、意义及主要内容. 231.8.1 本研究的目的231.8.2 蒙古白马毛色遗传的研究意义 231.8.3 本研究的主要内容及技术路线 232 试验一研究个体的毛色分子生物学鉴定 25 2.1 实验材料 252.1.1 实验样品 252.1.2 仪器设备 262.1.3 主要试剂 272.1.4 主要试剂和溶液的配制 282.1.5 主要分子生物学软件及相关网站. 29 2.2 实验方法 292.2.1 血液基因组DNA的提取 292.2.2 扩增各候选基因所使用的引物 302.2.3 引物的配制. 312.2.4 不同毛色候选基因分子生物学鉴定方法. 312.2.5 PCR反应体系及过程 322.3 结果及分析. 342.3.1 基因组DNA的提取结果 342.3.2 各基因的PCR扩增结果 342.3.3 各毛色候选基因的分型结果352.4 各基因分型与不同毛色个体之间的相关性分析结果 382. 5 讨论 393 试验二不同毛色蒙古马毛色候选基因皮肤中表达量差异分析 41 3.1 实验材料 413.1.1 实验动物材料413.1.2 主要仪器设备413.1.3 主要试剂 413.2 实验方法 413.2.1 皮肤组织中Total-RNA的提取 413.2.2 反转录反应体系的建立及条件的优化 423.2.3 QRT-PCR反应 423.2.4 标准品的制备及标准曲线的制作. 443.2.5 数据分析方法443.3 结果与分析. 453.3.1 皮肤组织中Total-RNA的提取结果453.3.2 蒙古马β-actin 及毛色相关基因的QRT-PCR扩增结果 45 3.4 讨论. 523.4.1 实时荧光定量PCR的特点. 523.4.2 实时荧光定量PCR的引物设计 523.4.3 内参基因的选择 533.4.4 实施荧光定量PCR的结果评估 533.4.5 实时荧光定量PCR结果的数据分析方法. 533.4.6 试验样品选择及基因表达分析说明543.4.7 毛色基因表达量及毛色形成间的关系 544 试验三蒙古白马毛色形成候选基因编码区多态性研究604.1 实验材料及方法 604.1.1 实验动物 604.1.2 主要的仪器设备 604.1.3 主要的试剂. 604.2 实验方法 604.2.1 血液基因组的提取. 604.2.2 引物设计 604.2.3 PCR反应体系及过程 614.2.4 目的片段的回收及纯化 624.2.5 测序及数据分析 634.3 试验结果与分析 634.3.1 血液基因组提取结果634.3.2 目的片段扩增后纯化结果. 634.3.3 序列比对结果644.3.4 讨论. 665 试验四蒙古马KIT蛋白在皮肤中的差异表达研究. 67 5.1 实验材料与方法 675.1.1 实验材料 675.2 实验方法 685.2.1 皮肤组织蛋白抽提. 685.2.2 BCA法进行蛋白浓度检测695.2.3 蛋白浓度调整705.2.4 目的蛋白WB正式实验. 705.2.5 内参蛋白WB正式实验. 715.3 实验结果与分析 715.4 讨论. 725.4.1 抗体的选择. 725.4.2 Western blotting 实验中的注意事项725.4.3 对本实验的结果分析736 试验五 KIT基因5’调控区甲基化差异分析746.1 实验材料与方法 746.1.1 实验动物 746.1.2 常用生化试剂746.1.3 主要试剂盒及相关试剂 746.1.4 常用试剂及其配制. 756.1.5 主要分子生物学软件及相关网站. 756.2 实验方法 766.2.1 PCR扩增不同毛色蒙古马KIT基因的5’调控区 766.2.2 重亚硫酸氢盐-测序法分析蒙古马KIT 基因5’调控区. 78 6.3 结果与分析. 846.3.1 KIT基因5’调控区CpG岛分析846.3.2 皮肤中提取的DNA结果 866.3.3 蒙古马KIT基因的5’调控区的扩增结果 866.4 KIT基因5’调控区 BSP扩增测序结果. 876.4.1 KIT基因5’调控区BSP扩增结果 876.4.2 菌落PCR鉴定阳性重组结果886.4.3 阳性重组质粒提取结果 886.4.4 KIT 5’调控区BSP扩增结果酶切鉴定886.4.5 KIT基因5’调控区的 BSP扩增测序结果分析897 结论、讨论、创新点及进一步需要研究的问题. 907.1 结论. 907.2 讨论. 907.3 创新点及需要进一步研究的问题. 937.3.1 本论文的创新点 937.3.2 需要进一步研究的问题 93致谢 94参考文献 95附录104作者简介107插图和附表清单1图 1 马的典型被毛褪色表型32图 2 皮肤中黑色素细胞模式图 73图 3 毛囊中黑色素细胞的位置 64图 4 马毛色表达的控制基因95图 5 哺乳动物MC1R 蛋白结构图. 116图 6 ASIP 和α-MSH 与MC1R 受体竞争性结合示意图. 127图 7 KIT 基因的 SB1 突变 168图 8 不同品种褪色被毛马 KIT 基因的 11种突变179图 9 KIT 蛋白影响黑色素生成的作用机理. 1810图 10 STX-17对毛色的形成及黑色素生成影响的作用机制. 19 11图 11 Agouti基因甲基化导致的小鼠毛色变化2312图 12 KIT 基因甲基化导致猪被毛褪色表型2113图 13 试验技术路线图2414图 14 试验马匹表型特征图. 2615图 15 STX-17基因引物设计模式图 3216图 16 马基因组 DNA 检测结果3417图 17 MC1R 基因PCR 扩增产物. 3818图 18 ASIP 基因PCR 扩增产物. 3419图 19 SB1 基因的 PCR扩增产物 3920图 20 MATP 基因的 PCR扩增产物3521图 21 STX-17基因 PCR扩增产物3522图 22 MC1R 基因酶切电泳图 3623图 23 ASIP 基因SSCP检测结果 3624图 24 MATP 基因酶切电泳图 3725图 25 SB1 基因的酶切电泳图3726图 26 STX-17基因 PCR产物电泳图 3827图 27 蒙古马皮肤组织中总 RNA的提取结果4528图 28 标准品的β-actin 基因扩增曲线、熔解曲线. 4629图 29 标准品的 STX-17基因扩增曲线、熔解曲线 4630图 30 β-actin 基因扩增出的标准曲线5031图 31 STX-17基因扩增出的标准曲线. 4632图 32 试验样品的β-actin 基因扩增曲线、熔解曲线4733图 33 试验样品的 MC1R基因扩增曲线、熔解曲线 4734图 34 试验样品的 ASIP基因扩增曲线、熔解曲线 4735图 35 试验样品的 KIT基因扩增曲线、熔解曲线. 4836图 36 试验样品的 STX-17 基因扩增曲线、熔解曲线. 4837图 37 试验样品的 MATP基因扩增曲线、熔解曲线. 4838图 38 试验样品的 EDNRB 基因扩增曲线、熔解曲线4839图 39 MC1R 基因在不同毛色蒙古马皮肤中的相对定量结果. 4940图 40 ASIP 基因在不同毛色蒙古马皮肤中的相对定量结果. 4941图 41 KIT 基因在不同毛色蒙古马皮肤中的相对定量结果5042图 42 STX-17基因在不同毛色蒙古马皮肤中的相对定量结果50 43图 43 EDNRB基因在不同毛色蒙古马皮肤中的相对定量结果 50 44图 44 MATP 基因在不同毛色蒙古马皮肤中的相对定量结果. 51 45图 45 MC1R-EXON PCR扩增产物电泳图 6846图 46 ASIP-EXON PCR扩增产物 6347图 47 KIT 基因1-21外显子 PCR扩增产物电泳图 6448图 48 STX17-exon PCR扩增产物电泳图6949图 49 EDNRB-exon PCR扩增产物6450图 50 不同表型蒙古马MATP 基因 5’调控区序列比对结果. 64 51图 51 不同毛色蒙古马MATP 基因第一外显子序列峰图6552图 52 不同毛色蒙古马MATP 基因第二外显子序列峰图6553图 53 不同毛色蒙古马MATP 基因 3’调控区序列峰图6554图 54 标准品制作出的标准曲线 6955图 55 KIT 蛋白在皮肤组织中的表达情况. 7156图 56 KIT 蛋白在皮肤中表达相对定量结果7257图 57 蒙古马KIT 基因5’调控区 CpG 二核苷酸. 8558图 58 蒙古马KIT 基因5’调控区 CpG岛. 8559图 59 马皮肤中提取 DNA 电泳检测结果 8660图 60 KIT 基因5’调控区 PCR 扩增产物8761图 61 KIT 基因5’调控区 BSP 扩增产物8762图 62 BSP KIT 菌落 PCR 鉴定结果. 8863图 63 BSP 质粒提取结果 8864图 64 KIT 基因5’调控区 BSP克隆后的酶切鉴定8965表 1 马毛色形成有关的主要遗传基因966表 2 KIT 突变位点统计表1567表 3 实验马匹特征一览表2568表 4 样品毛色鉴定需引物序列. 3069表 5 不同引物的 PCR扩增条件. 3370表 6 蒙古马 QRT-PCR检测所需引物序列4371表 7 皮肤组织中提取 Total-RNA的纯度及浓度检测结果 4572表 8 不同毛色蒙古马毛色候选基因在皮肤组织中的差异表达分析结果5173表 9 扩增候选基因的外显子引物6074表 10 不同引物的 PCR扩增条件 6275表 11 蛋白样品浓度测定结果6976表 12 蒙古马KIT 基因5’调控区 PCR扩增的引物序列. 7777表 13 重亚硫酸盐测序法 PCR 引物. 7878表 14 蒙古马皮肤中提取基因组DNA 浓度. 86 缩略语表α-MSH(α-Melanocyte-stimulating Hormone α-黑色素细胞刺激素MSHR(Melanocyte Stimulating Hormone Receptor) 黑色素细胞刺激素受体MCR(Melanocortin Receptor) 素皮质激素受体ACTH(Adrenocorticotropic Hormone) 肾上腺皮质激素ASIP(Agouti-signalling Protein) 野灰位点信号蛋白KIT(Proto-oncogene c-kit) 原癌基因SCF(Steel Cell Growth Factor) 青灰细胞生长因子EDNRB(Endothelins Receptor B) 内皮素受体 BLWS(Lethal White Syndrome) 花斑致死症MATP(Membrane-associated Transporter Protein) 膜相关转运蛋白STX-17(Syntaxin-17) 突触融合蛋白 17RFLP(Restriction Fragment Length Polymorphism) 限制性酶切片段长度多态性AFLP(Amplified Fragment Length Polymorphism) 扩增片段长度多态性SSCP(Single Strand Conformational Polymorphism) 单链构象多态性QRT-PCR(Real-time Quantitative PCR) 实时荧光定量 PCRWB(Western blotting) 蛋白免疫印迹SNP(single nucleotide polymorphism) 单核苷酸多态性cAMP(Cyclic Adenosine 3', 5'-monophosphate) 环磷酸腺苷Tris(Hydroxymethyl)aminomethane) 三羟甲基氨基甲烷EDTA(EDTA Disodium Salt) 乙二胺四乙酸二钠TEMED(N,N,N',N'-Tetramethylethylenediamine) N,N,N',N'-四甲基二乙胺IPTG(Isopropyl β-D-1-thiogalactopyranoside) 异丙基硫代半乳糖苷STE(Sodium-Tris-EDTA) 钠缓冲液SDS(Dodecyl sulfate,sodium salt) 十二烷基硫酸钠TE(Tris-EDTA) DNA 溶解缓冲液dNTP(Deoxynucleoside Triphosphate) 脱氧核核苷三磷酸EDTA(Ethylene Diaminete Traacetic Acid) 乙二胺四乙酸Kb(Kilobases) 千碱基rpm(Rotation per Minute) 每分钟转速RT(Room Temperature) 室温NCBI(National Center for Biotechnology Information)美国生物技术信息中心PCR(Polymerase Chain Reaction) 多聚酶链式反应Tris(Trihydroxymethyl Aminomethane) 三羟甲基氨基甲烷BSP(Bisulfite Sequencing PCR) 亚硫酸氢盐测序 PCRcDNA(Complementary DNA) 互补 DNATF(Transcription Factor) 转录因子5mC(5-Methyl Cytosine) 5-甲基胞嘧啶CpGs(CpG Islands) CpG岛SDS Sodium Dodecyl Sulfate十二烷基硫酸钠内蒙古农业大学博士学位论文 11 引言1.1 蒙古马概述内蒙古大草原是世界上马种资源最丰富的地区之一。