延黄牛GSTP1基因遗传变异分析及其对脂代谢的影响

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谷胱甘肽硫转移酶P1(GSTP1)基因是谷胱甘肽硫转移酶家族(GSTs)的一员,分属于其中的P类,是能够编码硫转移酶家族的酶。GSTP1分布在过氧化物酶体中,通过催化半胱氨酸残基的硫谷胱甘肽化改变某些靶蛋白的结构或功能特征,是参与异生物质代谢的一个重要调控基因。本试验旨在克隆延黄牛GSTP1基因的完整CDS区,并研究延黄牛不同组织中GSTP1基因的m RNA表达水平,经过生信分析法分析GSTP1基因CDS序列和蛋白质基本特性。结果显示:GSTP1基因完整CDS区长度为633bp,编码210个氨基酸,相对分子质量为52803.99。延黄牛GSTP1基因CDS区序列与野牛、普通牛CDS区序列同源性最高(100%,99.7%),理论等电点位为5.08,总平均亲水性为0.967,不稳定系数为63.01,预测该蛋白为疏水性不稳定酸性蛋白。氨基酸分布为丙氨酸(Ala)19.6%、半胱氨酸(Csy)34.1%、甘氨酸(Gly)28.4%、苏氨酸(Thr)17.9%。亚细胞定位分析表结果显示:GSTP1蛋白分布在细胞核(73.9%)、线粒体(4.3%)、液泡(4.3%)、囊泡分泌系统(4.3%)、细胞质(4.3%)、细胞支架(4.3%)、高尔基体(4.3%)。磷酸化位点分析及预测显示GSTP1基因存在28个磷酸位点,存在信号肽结构,但没有典型信号肽切割位点。延黄牛GSTP1蛋白二级结构主要构成部分有α-螺旋、延伸链、β-折叠、无规则卷曲;延黄牛GSTP1基因的m RNA含量检测在皮下脂肪组织中表达量最高,在脾组织中表达量最少,且与其他组织中的表达量有显著差异。本实验选择了89头16月龄延黄牛为试验对象,通过混池测序的方式筛选GSTP1基因的多态性位点并分析其与延黄牛生产性状的相关性。结果表明:延黄牛GSTP1基因共7个外显子,分别在在第6和第7外显子检测到多态性位点,在其他外显子处均未检测到突变。其中第6外显子Chr29:45444249 bp处存在同义突变G/A突变,检测到共两种基因型:GG和GA,GG为优势基因型,G为优势等位基因;第7外显子Chr29.45444715处检测到C/T突变和在Chr29.45444716处检测到A/G突变,为错义突变,产生从丙氨酸(A)到丝氨酸(S)的转变。发现共存在三种基因型:CCAA、CTAG和TTGG,令CA为E基因型TG为F型,即三种基因型,EE为优势基因型,E为优势等位基因。经卡方检验,在抽查群体中两个突变位点均处于Hardy-Weinberg平衡状态。为了更深一步研究GSTP1基因的脂代谢作用,本研究对延黄牛GSTP1基因真核过表达载体和GSTP1基因干扰序列进行细胞实验,使用Lip2000和Fu GENE HD试剂介导转染至体外分离的延黄牛前体脂肪细胞中,利用荧光定量PCR法检测GSTP1基因m RNA水平表达情况。结果显示:GSTP1和成脂关键基因(PPARγ和C/EBPα)在诱导延黄牛前体脂肪细胞分化中其m RNA表达呈逐步升高趋势。GSTP1基因干扰组在诱导前体脂肪细胞分化的0-8天中显示出逐步降低的趋势;过表达组在诱导前体脂肪细胞分化的0-2天呈降低、2-4天升高、4-8天降低的趋势。实验结果显示:GSTP1基因的干扰序列可以显著降低甘油三酯和脂肪细胞脂滴的生成,还抑制成脂标志基因的表达;相反GSTP1基因的过表达载体能够显著促进甘油三酯和脂肪细胞脂滴的生成,同时促进成脂标志基因PPARγ和CEBPα的过表达。综上所述,本试验对延黄牛GSTP1基因的完整CDS区进行克隆,经过生信分析法分析GSTP1基因CDS区序列和蛋白质基础特性,探究延黄牛GSTP1基因在不同组织中的m RNA表达水平,并研究该基因对脂代谢的影响和遗传多态性分析,为进一步探究延黄牛GSTP1基因的多效功能及为其作为遗传标记基因提供参考和为延黄牛育种繁殖提供实验基础。
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