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生长激素(Growth hormone,GH)是由脑垂体嗜酸性细胞分泌的单链多肽类激素,一般由173-191个氨基酸组成。GH具有广泛的生理功能,可以显著促进个体的生长发育,如体重和体长的增加、骨骼和肌肉的生长、脂肪的代谢等。本研究首次克隆了小鳄龟(Chelydra Serpentina)GH基因全长,并进行序列分析和组织表达特点研究。主要研究结果如下:
(1)根据不同物种GH基因的保守区域,设计特异引物扩增获取小鳄龟GH基因部分cDNA序列,再利用SMART RACE技术克隆获得全长cDNA,共965bp,包括62bp的5UTR,654bp的ORF和249bp的3UTR。预测GH基因编码217个氨基酸,其中,信号肽为26个AA,成熟肽为191个AA。分析小鳄龟GH基因的5UTR调控区域,预测存在C/EBP,MyoD,deltaE,SRY(2个)和HSF2六个转录因子结合位点。预测乌龟GH基因的5UTR区进行比较,发现存在与小鳄龟相同的转录因子结合位点。
(2)克隆了小鳄龟GH基因内含子序列,经拼接获得GH基因全长序列,共9541bp,包括5个外显子(72bp、164bp、117bp、162bp、422bp)和4个内含子(4743bp、523bp、1055bp、2255bp)。通过与其它16种脊椎动物的GH基因内含子进行比较,表明内含子数目变异较小,爬行类、哺乳类、鸟类均为4个,少数鱼类为3个或5个;在长度上变异较大,爬行类最长,其次是鸟类、鱼类,哺乳类的最短。
(3)比较35种脊椎动物GH氨基酸序列,发现信号肽区域差异程度较大,而成熟肽区域表现出高度保守性,约23%的氨基酸在所有物种中完全一致。其中包括4个半胱氨酸和2个C端保守区CFKKD和ETYL。
(4)利用生物信息学软件比较35种脊椎动物的CDs(Coding sequence),结果表明小鳄龟GH基因CDs序列与乌龟的相似性最高,达98.5%,仅2个碱基的差异,且属于同义替换;其次是鸟类约82%;与哺乳类的相似性约72%,但与人和恒河猴的相似性只有64.5%和66.5%;与两栖类的相似性介于60%-70%之间;与鱼类的相似性最低,约55%。利用邻近归并法(Neighborjoining)对GH基因的CDs序列进行聚类分析,结果显示小鳄龟与鸟类、其它爬行类动物聚为一类,鱼类和两栖类动物聚为一类,哺乳类自成一类。
(5)利用Realtime-PCR技术研究小鳄龟GH基因mRNA水平的表达,结果表明:GH基因主要在脑部组织表达,其中,垂体的表达量最高,其次是小脑、大脑,下丘脑表达相对较低。除脑部组织外,GH基因在肌肉组织中表达最高。肺、脾脏和卵巢中的表达处于中等水平。心脏、肾脏表达水平较低,脂肪组织有微量表达,小肠,肝脏和胃基本不表达。GH基因在小鳄龟垂体外组织的表达暗示GH可以通过旁分泌或自分泌的方式发挥作用。