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本项目以稀有鮈鲫和泥鳅为对象,克隆了稀有鮈鲫和泥鳅的肌肉生长抑制素(myostatin,MSTN)基因,并对其表达模式进行了初步研究;同时,克隆了稀有鮈鲫β-肌动蛋白基因,为进一步研究鱼类肌肉生长发育调节机制下了基础。
肌肉生长抑制素是转化生长因子β家族成员之一,是动物肌肉生长发育的负调控因子,抑制肌肉的发育和生长。鱼类MSTN的研究将有助于了解肌肉发育及其调控机理,促进渔业生产和发展。
1.以稀有鮈鲫为主要研究对象,通过RT-PCR和RACE的方法,从稀有鮈鲫肌肉组织的SMARTcDNA文库中克隆出MSTN全长基因.与其它已知的MSTN比对,同源性非常高,达54%-97%,并基于已知的MSTN氨基酸系列构建了进化树。稀有鮈鲫的MSZN基因的cDNA全长2184bp,含有1128bp的开放阅读框,编码375个氨基酸。分析表明,其蛋白质具有两个典型的TGF-β蛋白结构域,一个是TGF-β前肽结构域;从第99位到第255位,共157个氨基酸。另一个是TGF-β结构域,是TGF-β家族基因的活性结构域,从第281位至第375位,共95个氨基酸。稀有鮈鲫的MSTN蛋白具有典型的RXXR蛋白酶水解位点(RIRR),位于第263-266位;另有9个保守的半胱氨酸残基。信号肽预测发现该蛋白属于分泌性蛋白。采用RT-PCR方法进行了稀有鮈鲫MSTN基因的时空表达模式特征分析,结果表明,稀有鮈鲫MSTN在肌肉和眼睛中表达;而在其他被检测的部位如:脑、鳃、心脏、肠、卵巢、肝、精巢中未检测到。说明鱼类MSTN基因可能除了抑制肌肉生长发育以外,对眼的发育也有一定的作用。
2.以泥鳅肌肉cDNA为模板,采用RT-PCR方法克隆了泥鳅MSTN基因的主要片段:其长度为815bp,编码271个氨基酸残基。克隆的泥鳅MSTN基因已近完整的阅读框架(ORF),包含了MSTN前肽结构域、MSTN功能结构域、保守的蛋白酶水解位点RIRR和7个保守的半胱氨酸残基等主要功能片段。泥鳅MSTN与鲤MSTN同源性高达94%,与斑马鱼MSTN同源性达92%。不同组织的RT-PCR分析表明该基因在肌肉中强烈表达,在眼中也有微弱表达,而在其他所检测组织(脑、鳃、心脏、肝脏、肠、精巢、卵巢)中未见表达。与稀有鮈鲫MSTN的表达模式一致。
3.β-actin基因是真核生物中普遍存在,是进化中高度保守的蛋白质家族,与一些管家基因一样,在物种内持续恒量表达,因而在很多需量化的实验技术,如RT-PCR、PCR、Northern杂交中被当作内参照。本研究采用RT-PCR方法从稀有鮈鲫肌肉组织中分离和克隆出β-肌动蛋白基因cDNA部分序列,长度为1029bp,编码343个氨基酸残基。序列分析表明,该cDNA序列与其他物种β-肌动蛋白基因同源性非常高。RT-PCR能够检出该基因在稀有鮈鲫肌肉、眼、脑、心脏、肝、肠、鳃、睥、卵巢等组织中广谱表达,在胚胎不同发育时期持续恒量表达。