应用基于单核苷酸多态性方法鉴定牛的3个印记基因

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单核苷酸多态性(SNP)是基因组上由于单个核苷酸改变而导致的序列多态性。SNP由于在基因组上广泛分布,成为继限制性酶切片段长度多态性(RFLP)和短串联重复微卫星序列(STR)之后被发现的新一代的分子标记,在研究疾病易感性、罕见疾病的靶向药物以及改善物种经济性状等方面中具有广泛应用。基因分型及等位基因频率计算作为SNP在分子生物学中最广泛、最直接的应用,通常只需进行+/-的分析,避免过量的数据处理同时也利于自动化快速检测。随着测序技术的快速发展,应用SNP可实现基因型的快速自动化检测。基因组印记是一种存在于哺乳动物中的表观遗传现象,印记基因呈现单等位基因表达,具有亲本来源特异性的特点。印记基因与动物的生长发育密切相关。牛不仅是一种重要的经济家畜,也是研究人类疾病潜在的模式生物,对牛基因组印记的研究不仅有助于种群自身健康繁衍,还可以对促进人类疾病的诊断与治疗的研究。利用SNP鉴定基因组中的印记基因是目前最简便的方法。本研究利用该方法鉴定了位于牛24号染色体的OSBPL1A、IMPACT和HRH4基因可变剪接体的印记状态,并分析了基因启动子区的DNA甲基化状态,研究结果如下:利用牛OSBPL1A基因编码区的SNP位点(rs135479887),分析了克隆得到的5条剪接体(V1-V5)在成年牛的心脏、肝脏、脾脏、肺脏、肾脏、肌肉和大脑组织中的单等位基因表达状态,结果发现最长的剪接体V1在牛的组织中为单等位基因表达,而V2-V4剪接体则为双等位基因表达。而V1-V5在牛胎盘组织中均为双等位基因表达。应用亚硫酸盐测序法分析V1-V5剪接体启动子区的DNA甲基化状态,发现V1的启动子区在单等位基因表达的组织中存在差异甲基化区,而在双等位基因表达的胎盘组织中为轻甲基化;在V2-V5剪接体的启动子区在双等位基因表达的组织中同样为轻甲基化,表明牛OSBPL1A基因的印记具有剪接体特异性,并且受到启动子区DNA甲基化的调控。利用牛IMPACT基因编码区的3个SNP位点(rs380562527、rs383529235和rs377831095)鉴定出牛IMPA CT基因的剪接体X6在组织中为单等位基因表达,而其余剪接体(NM、X1、X2、X3、X4和X7)为双等位基因表达。同样利用这3个SNP位点,确定了牛IMPACT基因的剪接体X6在胎盘组织中为父源等位基因表达的印记基因,而其余6个剪接体则为双等位基因表达。分析启动子区的DNA甲基化,发现在脾脏、大脑和胎盘组织中均为轻甲基化,推测IMPA CT基因启动子区的DNA甲基化不参与调控IMPACT基因剪接体特异性的印记。牛HRH4基因在心脏、肝脏、脾脏、肺脏、肾脏和肌肉组织中有较高表达,但在大脑和胎盘组织不表达,说明HRH4基因的表达具有组织特异性。利用HRH4基因编码区的SNP位点(rs383421393)鉴定出在牛组织中为双等位基因表达,为非印记基因。通过分析启动子区DNA甲基化,结果显示在表达较好的组织中呈现低甲基化状态,而在不表达的大脑组织中为高甲基化状态,推测牛HRH4基因的表达与启动子区的DNA甲基化水平有关。以上研究结果表明,通过筛选基因编码区的SNP位点是鉴定印记基因的一种方便快捷的方法,可以快速丰富牛基因组印记的研究,为进一步研究印记基因的功能奠定基础。
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