缢蛏类胰岛素生长因子系统3个基因表达特征及功能初步分析

发布时间：2020-05-14 22:53

【摘要】：缢蛏(Sinonovacula constricta)是我国重要的经济海产贝类,生长性状是其良种选育的重要目标。类胰岛素生长因子(IGF)系统是参与动物生长发育的重要系统,mi RNA也广泛参与动物的生长发育调控。本论文结合生物信息学和分子生物学方法解析缢蛏IGF系统中3个基因结构及表达特征,体外验证基因间相互作用,筛选与缢蛏生长性状相关的SNP位点,对2个基因进行图谱定位,通过高通量测序的方法获得缢蛏发育时期mi RNA数据库,挖掘参与调控IGF系统的mi RNA,研究结果如下。通过克隆获得缢蛏胰岛素多肽受体(ILPR)基因序列,发现该基因由可变剪切产生不含跨膜区和胞质区结构域的变异体(s ILPR)。序列分析表明,ILPR编码1502个氨基酸,s ILPR编码1157个氨基酸,这两个变异体c DNA序列氨基端相同,编码998个相同的氨基酸。通过半定量和荧光定量方法分析ILPR和s ILPR的时空表达谱,表明s ILPR在早期发育过程的表达量总体低于ILPR基因,在检测的成体组织中,ILPR基因在鳃组织中相对表达量最高,s ILPR基因在斧足组织中表达量相对较高。通过原核表达,获得配体结合结构域的可溶性重组蛋白GST-LCL。GST pull-down结果表明该重组蛋白可与缢蛏的胰岛素多肽(ILP2)有特异性相互作用。通过直接测序法在缢蛏群体中检测到位于ILPR基因的10个SNP位点,其中4个位于非编码区,6个位于编码区,均为同义突变。通过与群体生长性状的关联分析发现,位于非编码区的4个SNP位点与缢蛏的壳长、壳宽、壳高和体重性状显著相关。连锁不平衡分析表明位于两个区域内的SNP完全连锁,两区域之间的SNP位点也高度连锁。通过其中一个SNP位点对ILPR基因进行图谱定位,结果表明,ILPR基因与缢蛏遗传连锁图谱11号连锁群中26699标记连锁关系最强(LOD=33.01),26699标记位于111.572 c M的位置,这个位置的标记不属于缢蛏图谱的QTL区。通过基因克隆获得缢蛏IGF系统信号途径转录因子FOXO基因,这个基因在DNA结合区高度保守。荧光定量结果表明,FOXO基因在缢蛏成体进出水管组织中表达量最高,在缢蛏幼虫发育期间随发育进程而发生急剧变化。通过直接测序发现有5个SNP位点位于FOXO基因编码区,其中3个SNP位点为非同义突变。这5个SNP位点与缢蛏群体生长性状显著关联。用这5个SNP位点中的1个对FOXO基因进行图谱定位,表明该基因与缢蛏高密度遗传连锁图谱中96616标记连锁性最强,位于图谱的9号连锁群37.020 c M位置,这个位置的标记对缢蛏F1代个体的体重、壳高、壳长和壳宽关联值分别为1.31、1.04、1.53和1.32,不属于缢蛏的QTL区。缢蛏IGF2BP基因共编码610个氨基酸,其编码的蛋白具有典型RNA结合结构域。原核表达获得可溶性的重组蛋白GST-IGF2BP,通过GST pull-down和蛋白质谱方法初步筛选缢蛏肝胰腺和性腺组织中与IGF2BP有直接或间接互作的蛋白,结果表明IGF2BP主要与DNA和RNA活动过程相关的蛋白有相互作用。通过高通量测序对缢蛏发育过程中8个时间点进行mi RNA组学测序,分析结果表明在受精卵分裂期检测到已知的和新预测的mi RNA分别为1145个和53个,囊胚期483个和66个,担轮幼虫期798个和69个;D型期742个和67个;壳顶期735个和59个;匍匐期624个和37个;单水管期772个和47个;稚贝期1110个和46个。对相邻发育时期的差异mi RNA进行靶基因预测,进一步挖掘发现7个与缢蛏IGF系统信号途径相关的mi RNA,这些mi RNA通过共同调控与IGF系统功能相似或相拮抗的基因形成复杂的调控网络。
【图文】：

结构图,松弛素,胰岛素,前体

-1 脊椎动物胰岛素、IGF 和松弛素的前体结构图（引自 The structure of pro-protein of insulin, IGF and relaxin in v；B：B 链；C：C 链；A：A 链；D：D 链；E：E 链

结构图,胰岛素受体,受体,结构域

图 1.2 胰岛素受体的经典结构域及截短形式的受体的结构图（引自[34]）Fig 1-2 The typical and truncated structures of insulin receptor
【学位授予单位】：上海海洋大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S917.4

【参考文献】