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启动子是基因表达调控的最基本、最重要的元件之一,是基因在生物体内表达的“开关”。DNA甲基化特别是启动子区CpG位点胞嘧啶的甲基化在真核生物基因表达调控方面起着重要作用。本研究应用甲基化敏感扩增多态性(MSAP)方法,分析了6头长白公猪和50头广东地方猪种蓝塘母猪及51头长白×蓝塘杂交F1代基因组DNA甲基化水平,分离、克隆了甲基化的CpG位点,通过序列分析从NCBI数据库中找到一个同源基因,即猪酪氨酸蛋白激酶Lyn基因;通过构建该基因启动子各缺失片段荧光素酶报告基因重组质粒转染细胞获得高活性的核心启动子区,再以5头大花白和4头长白猪各11个组织DNA为样品分别构建DNA池,经亚硫酸氢盐处理后做模板,用BSP法结合Pyrosequencing技术,检测各组织中酪氨酸蛋白激酶Lyn基因启动子区CpG岛和核心启动子区CpG位点的甲基化水平,应用荧光定量PCR技术分析了该基因分别在大花白和长白猪这11个组织的表达量,来研究启动子区CpG岛和核心启动子区CpG位点的甲基化水平与该基因在两个品种、不同组织中的表达差异之间关系,从而为通过MSAP法寻找猪的甲基化基因以及研究甲基化基因表达调控机制探索新的途径。本研究的主要结果如下:
⑴应用MSAP法分析了长白公猪、蓝塘母猪以及其杂交F1代共107个个体基因组DNA甲基化水平。总共扩增得到1074个DNA片段(CCGG位点)。共得到415个甲基化位点(条带),其中多态性条带为79条。父本、母本及其杂交F1代基因组DNA甲基化总体水平分别是27.7%、27.8%和25.1%。
⑵应用MSAP法检测到猪基因组DNA甲基化的3种不同模式,即H、M具有相同的带;H无带、M有带以及H有带、M无带3种模式。从MSAP条带中分离、克隆得到的半甲基化和全甲基化片段共37条,其中有1条三个群体共有的甲基化片段通过EST拼接和电子延伸后在NCBI数据库中找到同源基因,即猪酪氨酸蛋白激酶Lyn基因(GeneID: LOC100152890,序列号:XM_001926250)。
⑶通过生物信息学分析并设计引物扩增,获得猪酪氨酸蛋白激酶Lyn基因5调控区序列从—2024bp至+129bp(+1为翻译起始位点)共2153bp;通过设计七条正向引物和一条反向引物,分别以猪的基因组DNA和cDNA为模板进行PCR扩增,获得该基因转录起始位点的大致位置,在—729bp至—757bp之间;通过构建猪该基因启动子9个缺失片段的荧光素酶报告基因重组质粒瞬时转染Marc145细胞,相对荧光素酶活性分析,获得了该基因的核心启动子区在—666bp至—1004bp范围。
⑷应用三种网上在线软件预测发现猪酪氨酸蛋白激酶Lyn基因启动子区存在一个CpG岛,位置在—1365bp至—1145bp区段近220bp,该CpG岛含有12个CpG位点。
⑸用BSP法结合Pyrosequencing技术,应用构建的DNA池,分别检测了5头大花白和4头长白猪11个组织中酪氨酸蛋白激酶Lyn基因启动子区CpG岛和核心启动子区CpG位点的甲基化水平,同时应用荧光定量PCR技术分析了该基因在这11个组织的表达量,发现CpG岛和核心启动子区CpG位点的甲基化水平对该基因表达起关键作用,即表达量高的组织,CpG岛和核心启动子CpG位点的甲基化水平低,反之则高。
⑹通过荧光定量PCR发现酪氨酸蛋白激酶Lyn基因在大花白猪的脾、十二指肠、肝和肾等组织中的表达量分别明显高于在长白猪这几个组织中的表达量;同时,在该基因启动子区—1276bp处发现一个SNP,该突变位于CpG岛上,突变后形成一个新的CpG位点。不同基因型定量PCR结果和该位点的甲基化结果显示,该位点的甲基化则使基因表达上调,从而推断该位点可能存在一个负调控元件。
⑺本研究认为,猪酪氨酸蛋白激酶Lyn基因可能是参与机体免疫的一个重要基因,该基因的表达受启动子CpG位点甲基化的调控,该基因的高度甲基化对维持正常细胞生长与增殖有重要意义。对这个基因表达调控及其功能的进一步研究,可能为将来研究猪免疫缺陷病等方面的内容提供重要的分子机制线索。