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中华鳖(Pelodiscus sinensis)是一种中小型龟鳖类动物,隶属于龟鳖目,鳖科,鳖属。雄性中华鳖较雌性生长速度快,且因其裙边宽厚、营养价值高等优势而深受消费者欢迎,因此培育全雄鳖是中华鳖育种工作中的重要部分。但目前中华鳖的性别决定机制仍然存在争议。在一系列酶作用下转化合成的类固醇激素是调控脊椎动物性别分化与发育的关键因素。在类固醇激素合成过程中,类固醇合成急性调节蛋白(Steroidogenic acute regulatory protein,StAR)将胆固醇由线粒体外膜转运至内膜。StAR转运底物的这一过程被认为是类固醇激素合成过程中重要的限速步骤。但是关于StAR在中华鳖性别决定及性腺分化过程中起到的作用仍需要进一步探索。本实验对中华鳖StAR基因进行全长克隆,制备多克隆抗体,对其在中华鳖各个组织器官中的表达情况、芳香化酶抑制剂处理后的表达变化进行研究并对中华鳖性腺转录组中环状RNA进行挖掘,比较精巢与卵巢间环状RNA的表达差异。得到的主要研究结果如下:
1.本实验通过RACE的方法克隆得到中华鳖StAR基因cDNA全长2377bp,其中包含开放阅读框(ORF)903bp,编码300个氨基酸。氨基酸多重比对结果显示中华鳖StAR与龟类相似性最高,与鸟类相似性次之,与鱼类相似性最低。qRT-PCR结果显示,StAR主要在中华鳖精巢中表达,此外在卵巢、心、脑等组织中也有表达。对不同孵化温度条件下不同发育时期的中华鳖胚胎进行检测,结果显示StAR基因表达量随胚胎发育时期呈现动态变化趋势,且不同温度下存在差异。
2.本实验选取StAR氨基酸序列中抗原性较好的片段进行克隆,以pET-32a作为载体构建重组质粒,选择限制性酶BamHⅠ、HindⅢ进行酶切。将重组质粒pET32a-StAR导入BL21(DE3)感受态中培养,经IPTG诱导后获得多肽蛋白。目的蛋白大小约35.6ku,经SDS-PAGE凝胶电泳检验符合预期后,通过镍柱对目的蛋白进行纯化、透析并注射免疫小鼠,得到抗体血清。通过ELISA法检测抗体效价为8.1×105,该效价符合后续实验标准。以制备的鼠多克隆抗体为一抗,通过免疫组化的方法对中华鳖性腺组织中StAR蛋白表达进行定位。结果表明,StAR在卵巢的间质细胞,精巢的间质细胞、精原细胞及胞质中阳性表达。通过westernblot检测StAR在中华鳖成鳖各组织中的表达情况,结果显示中华鳖StAR在精巢表达量最高,其次为卵巢和脑,与定量结果基本一致。
3.本实验使用芳香化酶抑制剂来曲唑处理雄性中华鳖并通过qRT-PCR的方法对StAR的表达量变化进行探究。结果显示,第24h精巢中两个浓度处理组StAR基因表达量与对照组相比皆呈显著增加,随着时间的推移,StAR基因的表达量呈现先降低后增加的趋势。而七次注射结束后,低浓度处理组中华鳖精巢中StAR基因的表达量显著高于对照组,高浓度处理组的表达量与对照组差异不显著。而在脑组织中,第24h及第48h时两个浓度处理组StAR基因表达量与对照组相比差异不显著,第96h两个浓度处理组之间StAR基因表达量差异显著,且随着时间推移低浓度处理组StAR基因表达量呈现逐渐降低的趋势,而高浓度处理组表达量则逐渐增加。至七次注射完成,StAR基因在两个处理组的表达量与对照组相比皆呈现显著差异。
4.对中华鳖精巢及卵巢的环状RNA进行测序,检测到差异环状RNA1468个,其中雌性相对于雄性表达下调的有169个,雌性相对于雄性表达上调的有541个。GO分析显示这些差异的环状RNA主要富集在免疫过程,胞外组分,核酸结合转录分子活性等GO术语上;COG分析结果则表明这些差异环状RNA的编码基因主要聚类在转录、核酸复制重组及修复、信号传导等方面。以上结果表明StAR可能参与中华鳖性腺发育及精子生成过程并在精巢功能维持方面发挥某种作用。
1.本实验通过RACE的方法克隆得到中华鳖StAR基因cDNA全长2377bp,其中包含开放阅读框(ORF)903bp,编码300个氨基酸。氨基酸多重比对结果显示中华鳖StAR与龟类相似性最高,与鸟类相似性次之,与鱼类相似性最低。qRT-PCR结果显示,StAR主要在中华鳖精巢中表达,此外在卵巢、心、脑等组织中也有表达。对不同孵化温度条件下不同发育时期的中华鳖胚胎进行检测,结果显示StAR基因表达量随胚胎发育时期呈现动态变化趋势,且不同温度下存在差异。
2.本实验选取StAR氨基酸序列中抗原性较好的片段进行克隆,以pET-32a作为载体构建重组质粒,选择限制性酶BamHⅠ、HindⅢ进行酶切。将重组质粒pET32a-StAR导入BL21(DE3)感受态中培养,经IPTG诱导后获得多肽蛋白。目的蛋白大小约35.6ku,经SDS-PAGE凝胶电泳检验符合预期后,通过镍柱对目的蛋白进行纯化、透析并注射免疫小鼠,得到抗体血清。通过ELISA法检测抗体效价为8.1×105,该效价符合后续实验标准。以制备的鼠多克隆抗体为一抗,通过免疫组化的方法对中华鳖性腺组织中StAR蛋白表达进行定位。结果表明,StAR在卵巢的间质细胞,精巢的间质细胞、精原细胞及胞质中阳性表达。通过westernblot检测StAR在中华鳖成鳖各组织中的表达情况,结果显示中华鳖StAR在精巢表达量最高,其次为卵巢和脑,与定量结果基本一致。
3.本实验使用芳香化酶抑制剂来曲唑处理雄性中华鳖并通过qRT-PCR的方法对StAR的表达量变化进行探究。结果显示,第24h精巢中两个浓度处理组StAR基因表达量与对照组相比皆呈显著增加,随着时间的推移,StAR基因的表达量呈现先降低后增加的趋势。而七次注射结束后,低浓度处理组中华鳖精巢中StAR基因的表达量显著高于对照组,高浓度处理组的表达量与对照组差异不显著。而在脑组织中,第24h及第48h时两个浓度处理组StAR基因表达量与对照组相比差异不显著,第96h两个浓度处理组之间StAR基因表达量差异显著,且随着时间推移低浓度处理组StAR基因表达量呈现逐渐降低的趋势,而高浓度处理组表达量则逐渐增加。至七次注射完成,StAR基因在两个处理组的表达量与对照组相比皆呈现显著差异。
4.对中华鳖精巢及卵巢的环状RNA进行测序,检测到差异环状RNA1468个,其中雌性相对于雄性表达下调的有169个,雌性相对于雄性表达上调的有541个。GO分析显示这些差异的环状RNA主要富集在免疫过程,胞外组分,核酸结合转录分子活性等GO术语上;COG分析结果则表明这些差异环状RNA的编码基因主要聚类在转录、核酸复制重组及修复、信号传导等方面。以上结果表明StAR可能参与中华鳖性腺发育及精子生成过程并在精巢功能维持方面发挥某种作用。