【摘 要】
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基因组印记(Genomic imprinting)是哺乳动物细胞中的一种表观遗传过程,其导致基因的表达为亲本起源特异性单等位基因表达。目前发现的印记基因(Imprinted genes)主要集中在人和小鼠中,分别为228和260个。这些基因聚集在染色体上的20-25 个区域,通常具有差异甲基化区(Differentially methylated region,DMR)。尽管已经鉴定的印记基因不到
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基因组印记(Genomic imprinting)是哺乳动物细胞中的一种表观遗传过程,其导致基因的表达为亲本起源特异性单等位基因表达。目前发现的印记基因(Imprinted genes)主要集中在人和小鼠中,分别为228和260个。这些基因聚集在染色体上的20-25 个区域,通常具有差异甲基化区(Differentially methylated region,DMR)。尽管已经鉴定的印记基因不到哺乳动物基因数量的1%,但印记基因在胎盘和胚胎的发育,以及生物体出生后的生长中发挥着重要作用。在人中,印记表达的紊乱或缺失可引起多种疾病,此外异常的印记还与多种癌症的发生有关。牛是一种重要的家畜物种,不仅具有高繁殖力和高遗传多样性,而且在胚胎发育的生理学方面与人类具有相似性,是研究人类某些罕见遗传疾病病因潜在的模式物种。到目前为止,大约有50个基因在牛中被鉴定为印记基因。IGF2R/AIR印记区域分别位于小鼠、人和牛的17、6和9号染色体上。该印记区域包括4个蛋白编码基因(IGF2R、SLC22A1、SLC22A2和SLC22A3)和1个非编码的AIR基因。该印记域的印记表达在原肠胚形成过程中具有特异性调控作用,还参与许多常用药物在体内的代谢过程。目前,关于该区域的研究主要集中在人和小鼠中,而在牛中的印记状态及DNA甲基化调控机制还有待深入研究。物种间印记基因簇的比较研究有助于我们深入理解基因组印记的生物学意义和表观遗传调控机制。本研究旨在分析IGF2R/AIR印记区域在牛中的印记状态,并确定DNA甲基化在调控基因印记表达中的作用。本研究首先应用基于单核苷酸多态(Single nucleotide polymorphism,SNP)的PCR和 RT-PCR 产物直接测序法分析了IGF2R、AIR、SLC22A1、SLC22A2 和SLC22A3基因在牛心、肝、脾、肺、肾、肌肉、脂肪、大脑和胎盘9个组织中的表达。结果发现IGF2R在除大脑以外的8个组织中为单等位基因表达;AIR和SLC22A3基因在9个被检测的牛组织中均为单等位基因表达;SLC22A2基因在脾脏、大脑和肾脏3个组织中表达,且在脾脏和大脑中为单等位基因表达,而在肾脏中为双等位基因表达;SLC22A1基因仅在肝脏和肾脏2个组织中被检测到,且呈现双等位基因表达。进一步分析基因在胎盘中的印记状态,结果表明牛IGF2R和SLC22A3基因为父源印记基因,而AIR基因为母源印记基因,这与IGF2R、SLC22A3和AIR基因在小鼠中的印记状态是一致的。为了确定DNA甲基化在调控牛IGF2R、AIR、SLC22A2和SLC22A3基因单等位基因/印记表达中的可能作用,我们采用亚硫酸氢盐测序法分析了位于SLC22A2基因的第一个外显子、SLC22A3基因的第一个内含子以及IGF2R基因的第二个内含子(即AIR基因启动子区)的3个CpG岛的DNA甲基化状态。结果在牛SLC22A3基因的第一个内含子区和IGF2R基因的第二个内含子区分别检测到DMR,表明牛IGF2R、AIR和SLC22A3基因的印记表达受DNA甲基化修饰的调控。
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