棘腹蛙生长激素/类胰岛素样生长因子轴关键基因的克隆与序列特征分析
发布时间：2020-12-21 22:21
机体的生长激素（GH）/类胰岛素样生长因子（IGFs）轴由GH系统和IGFs系统构成,可促进细胞增殖、调节生长发育、调控生理代谢,在机体生长发育调控方面有着重要作用。为明确棘腹蛙GH/IGFs轴的功能结构和进化特征,为棘腹蛙生长发育调控方面的研究提供理论依据,本试验对棘腹蛙GH、类胰岛素生长因子-Ⅰ（IGF-Ⅰ）和类胰岛素生长因子-Ⅱ（IGF-Ⅱ）进行克隆并对其序列特征进行分析。结果显示:1)与两栖类模式动物的多重序列比对发现,棘腹蛙GH、IGF-Ⅰ和IGF-Ⅱ的功能结构域严格保守,具有一定的遗传多态性;IGF-Ⅱ的N端呈简缩进化趋势。2)遗传进化聚类分析发现,棘腹蛙IGFs与两栖动物聚为一支,并与硬骨鱼相对近缘,说明IGF-Ⅰ和IGF-Ⅱ进化地位相对原始;棘腹蛙GH则与蛙类、鱼类等水生动物相对近缘,暗示该基因具有趋同进化趋势。3)为进一步明确上述基因的特异性功能位点,利用Swiss-model server软件解析其蛋白质结构,最终确定IGF-Ⅰ的THR52、LEU53、PHE72、PHE73、SER74为潜在的功能分化位点,IGF-Ⅱ的TYR81、LYS82、LYS83为潜在的功能...
【文章来源】：动物营养学报. 2017年07期 北大核心
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
棘腹蛙IGF-Ⅰ的聚类分析
7期罗洁等:棘腹蛙生长激素/类胰岛素样生长因子轴关键基因的克隆与序列特征分析棘腹蛙IGF-Ⅱ同源序列的系统进化分析结果(图5)显示，整个进化树分为三大支，一支为高等哺乳动物类，一支为两栖动物类，另一支则包括硬骨鱼、陆生动物及部分鸟类，说明IGF-Ⅱ基因的进化相对保守。图5棘腹蛙IGF-Ⅱ的聚类分析Fig．5TheclusteringanalysisofIGF-ⅡfromPaaboulengeri利用Swiss-modelserver软件模拟IGF-Ⅱ蛋白质的三维结构，结果显示，其与棘腹蛙IGF-Ⅰ蛋白质的结构类似，主要由6个α螺旋构成，其中TYR81、LYS82、LYS83存在特异的氨基酸位点突变，暗示该蛋白质在物种进化过程中存在一定的功能分化。对比IGF-Ⅰ和IGF-Ⅱ作用位点和结合方式差异的预测，我们利用PDB-Viewer还原了这2种蛋白质的蛋白质骨架，如图3－A和图6－A所示，黄色部分为IGF-Ⅰ和IGF-Ⅱ作用位点相同的区域，结果二者仅有3处区域有明显差异，其蛋白质修饰方式的对比显示所有差异位点均位于功能结合区域(图3－B和图6－B)，随后对二者功能差异位点的比对结果显示二者差异部分有2处为IGFs保守的功能结构域，其中一处为棘腹蛙IGF-Ⅰ特异的功能区域。由此可知，深入挖掘IGFs的功能对于研究棘腹蛙生理代谢的物种特异性具有重大意义。2．3GH的序列特征分析通过克隆测序(图7－A)，获得了棘腹蛙GH基因序列(图7－B)。遗传多态性分析结果发现棘腹蛙GH与已知的两栖动物同源基因存在较少的氨基酸位点突变，并且其中大多数为同义氨基酸突变，对其功能结构影响不大(图7－C)。与GH同源基因进行系统进化树聚类分析，结果如图8所示。棘腹蛙的GH与牛蛙近缘，并与草鱼、斑马鱼和淡水鳇等水生动物单独聚为一支，暗示水生动物GH具有共同的祖先，鸟类与陆生动物聚为一支，高等哺乳动物单独
7期罗洁等:棘腹蛙生长激素/类胰岛素样生长因子轴关键基因的克隆与序列特征分析A:棘腹蛙GH的扩增;B:棘腹蛙GH的序列分析;C:已知两栖动物的GH遗传多态性分析。XP_002933088．2注释为热带爪蟾GH;AAP4356．1和CAA31038．1注释为牛蛙GH;GHpre__Pb注释为棘腹蛙GH。黄色表示棘腹蛙GH潜在功能分化区域。A:thegeneamplificationofGHfromPaaboulengeri;B:thesequenceanalysisofGHfromP．boulengeri;C:thegeneticpolymorphismanalysisofGHfromknownamphibians．AAP4356．1andCAA31038．1bothstandforGHfromRanacatesbeiana;XP_012816009andXP_002933088．2bothstandforGHfromXenopustropicalis;GHpre__PbstandforGHfromPaabouleng-eri．ThepotentialdifferentiationaminoacidsitesofGHfromPaaboulengeriareshadowedinyellow．图7棘腹蛙GH的序列特征分析Fig．7ThesequencecharacteristicanalysisofGHformPaaboulengeri图8棘腹蛙GH的聚类分析Fig．8TheclusteringanalysisofGHfromPaaboulengeri2499
本文编号：2930612
【文章来源】：动物营养学报. 2017年07期 北大核心
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棘腹蛙IGF-Ⅰ的聚类分析
7期罗洁等:棘腹蛙生长激素/类胰岛素样生长因子轴关键基因的克隆与序列特征分析棘腹蛙IGF-Ⅱ同源序列的系统进化分析结果(图5)显示，整个进化树分为三大支，一支为高等哺乳动物类，一支为两栖动物类，另一支则包括硬骨鱼、陆生动物及部分鸟类，说明IGF-Ⅱ基因的进化相对保守。图5棘腹蛙IGF-Ⅱ的聚类分析Fig．5TheclusteringanalysisofIGF-ⅡfromPaaboulengeri利用Swiss-modelserver软件模拟IGF-Ⅱ蛋白质的三维结构，结果显示，其与棘腹蛙IGF-Ⅰ蛋白质的结构类似，主要由6个α螺旋构成，其中TYR81、LYS82、LYS83存在特异的氨基酸位点突变，暗示该蛋白质在物种进化过程中存在一定的功能分化。对比IGF-Ⅰ和IGF-Ⅱ作用位点和结合方式差异的预测，我们利用PDB-Viewer还原了这2种蛋白质的蛋白质骨架，如图3－A和图6－A所示，黄色部分为IGF-Ⅰ和IGF-Ⅱ作用位点相同的区域，结果二者仅有3处区域有明显差异，其蛋白质修饰方式的对比显示所有差异位点均位于功能结合区域(图3－B和图6－B)，随后对二者功能差异位点的比对结果显示二者差异部分有2处为IGFs保守的功能结构域，其中一处为棘腹蛙IGF-Ⅰ特异的功能区域。由此可知，深入挖掘IGFs的功能对于研究棘腹蛙生理代谢的物种特异性具有重大意义。2．3GH的序列特征分析通过克隆测序(图7－A)，获得了棘腹蛙GH基因序列(图7－B)。遗传多态性分析结果发现棘腹蛙GH与已知的两栖动物同源基因存在较少的氨基酸位点突变，并且其中大多数为同义氨基酸突变，对其功能结构影响不大(图7－C)。与GH同源基因进行系统进化树聚类分析，结果如图8所示。棘腹蛙的GH与牛蛙近缘，并与草鱼、斑马鱼和淡水鳇等水生动物单独聚为一支，暗示水生动物GH具有共同的祖先，鸟类与陆生动物聚为一支，高等哺乳动物单独
7期罗洁等:棘腹蛙生长激素/类胰岛素样生长因子轴关键基因的克隆与序列特征分析A:棘腹蛙GH的扩增;B:棘腹蛙GH的序列分析;C:已知两栖动物的GH遗传多态性分析。XP_002933088．2注释为热带爪蟾GH;AAP4356．1和CAA31038．1注释为牛蛙GH;GHpre__Pb注释为棘腹蛙GH。黄色表示棘腹蛙GH潜在功能分化区域。A:thegeneamplificationofGHfromPaaboulengeri;B:thesequenceanalysisofGHfromP．boulengeri;C:thegeneticpolymorphismanalysisofGHfromknownamphibians．AAP4356．1andCAA31038．1bothstandforGHfromRanacatesbeiana;XP_012816009andXP_002933088．2bothstandforGHfromXenopustropicalis;GHpre__PbstandforGHfromPaabouleng-eri．ThepotentialdifferentiationaminoacidsitesofGHfromPaaboulengeriareshadowedinyellow．图7棘腹蛙GH的序列特征分析Fig．7ThesequencecharacteristicanalysisofGHformPaaboulengeri图8棘腹蛙GH的聚类分析Fig．8TheclusteringanalysisofGHfromPaaboulengeri2499
本文编号：2930612
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