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低密度脂蛋白受体(LDLR)家族是一群古老的在进化上高度保守的膜蛋白受体。这些调节胆固醇运输的多功能受体近年来由于其在中枢神经系统中可以将胞外信号转运到细胞内而逐渐成为神经科学的研究热点。
本文以梅山猪为研究对象,首先对猪LDLR家族ApoER2和VLDLR基因进行了基因克隆,并利用辐射杂种板技术和实时定量PCR等方法进行了基因的染色体定位和组织表达分析。使用ApoER2和VLDLR的配体reelin刺激培养的猪肾细胞系,通过实时定量PCR方法检测刺激后不同时间点ApoER2和VLDLR mRNA相对表达量,从而对.ApoER2和VLDLR在响应reelin信号后的表达变化进行研究,以探索它们在reelin信号途径中的不同功能。主要研究结果如下:
1.扩增得到梅山猪LDLR家族.ApoER2部分编码区序列和VLDLR全长编码区序列,并对其进行了DNA和氨基酸序列分析。本实验扩增得到的猪ApoER2编码区部分片段编码391个氨基酸;猪VLDLR全长编码区为2538 bp,编码845个氨基酸。在蛋白质水平上,本实验获取的猪ApoER2片段与人.ApoER2(NP001018064)相应区段有91.3%的同源性;猪VLDLR与人(NP003374,NP001018066)、黑猩猩(XP_520460)、牛(NP_776914)、大鼠(P98166)、小鼠(NP_038731)、兔(P35953)、鸡(P98165)和斑马鱼(NP957217)的VLDLR依次有94.0%、97.3%、82.7%、96.0%、92.9%、93.1%、93.6%、79.9%和63.5%的同源性。说明ApoER2和VLDLR在进化过程中高度保守,在生命活动中起着重要作用。
2.根据扩增得到的猪VLDLR cDNA序列,检索High Throughput Genomic Sequences数据库,对照人、鼠VLDLR基因组序列及mRNA和编码区序列,得到猪VLDLR全基因组序列并分析了其18个外显子和17个内含子的基因结构。根据所得到的基因组及内含子序列设计引物,用辐射杂种板技术将猪ApoER2和VLDLR基因分别定位在6q31-35、1q21-27,并且通过比对猪-人比较基因组图谱证实这两个基因的定位结果与人相应基因在染色体上的位置相对应。
3.对猪VLDLR的基因5’-IJTR进行了启动子核心区、转录起始位点及转录因子应答元件的生物信息学分析。通过与人启动子数据库及真核生物启动子数据库中已知启动子序列的比对分析预测了猪VLDLR可能的启动子核心区位置、转录起始位点及存在的转录因子应答元件。在分析中发现猪VLDLR基因启动子区具有SER-1、SP1、ERE、反向CCAAT框、Pou2f1等应答元件,没有典型的TATA框。
4.以二月龄梅山猪心脏、肝脏、脾脏、肺、肾脏、脂肪、肌肉、胃、肠、大脑、小脑、睾丸等十二个组织样为材料,用实时定量PCR的方法研究了猪ApoER2和VLDLR基因在mRNA水平上的组织表达谱。结果表明猪ApoER2表达的组织特异性较强,在大脑、小脑和睾丸中高量表达,在心脏、脾、肺、脂肪和肠中低表达,在肝脏、肾脏、肌肉、胃中几乎检测不到表达。猪VLDLR基因表达的相对比较广泛,除了在肝脏和肌肉中表达量较低外,在其他组织中表达量都比较高,其中在心脏、脾、肺、脂肪和睾丸中表达量最高。
5.使用reelin刺激培养的猪IBRS-2细胞,使用实时定量PCR方法检测刺激不同时间后细胞中ApoER2和VLDLR的mRNA表达量变化。实验发现在reelin刺激后30分钟内ApoER2表达量没有显著变化,刺激后一个小时ApoER2表达量显著增加(P<0.005),随后一个小时又显著降低至和刺激后30分钟内相当的水平。而VLDLR在reelin刺激之后一个小时之内表达量都没有显著的增加,在刺激后两个小时的时候显著增加(P<0.005)。ApoER2和VLDLR表达变化并不同步,表明它们响应reelin信号的时间并不一致,暗示了它们虽然同为reelin的受体,但在reelin信号途径中起作用的分子机制可能是不相同的。