MC4R基因在绵羊和山羊群体中的变异研究

发布时间：2020-05-07 23:31

【摘要】：本研究基于MC4R在调控动物棕色脂肪组织产热中的重要作用,将MC4R基因作为与绵羊温度适应性相关的候选基因,探讨了绵羊MC4R基因多态性及其突变效应,阐释温度对绵羊MC4R基因遗传变异的影响,另外探讨了宜昌白山羊MC4R基因CDS区的遗传变异。本研究首先通过一代测序测定了5个绵羊品种(乌珠穆沁羊、苏尼特羊、广灵大尾羊、小尾寒羊、湖羊)共274个个体和53个宜昌白山羊个体的MC4R基因型,再通过卡方检验检测了环境温度和MC4R基因等位基因频率间的关系,计算了绵羊和山羊群体的杂合度、有效等位基因数、香农指数等群体遗传参数,分析了绵羊群体间MC4R基因的进化情况。另外,构建了142个物种的系统发生树,并检验了物种间MC4R基因受到的选择压力。用生物信息学的方法预测了绵羊和山羊MC4R蛋白的三维结构、氨基酸保守性,并分析了本研究中检测到的非同义突变对蛋白三维结构的影响。主要研究结果如下:1.在绵羊MC4R基因目的片段共检测到了3个同义突变位点,分别为C9T、C12G和G93A;还检测到2个非同义突变位点,C519G和G682C,且这2个位点为还未报道的位点;在MC4R基因3`UTR区发现1个突变位点G1016A。2.在山羊MC4R基因目的片段共发现了9个SNP位点,其中3个为同义突变位点,分别为C144T、T360C和T363C;6个为非同义突变位点,分别为C26T、C110A、G334A、A359G、A612G和C906A。3.卡方检验结果显示绵羊MC4R基因中的C9T、C12G、G93A、C519G、G1016A在高温群体和低温群体中等位基因频率差异极其显著(P0.0001),C9T、C12G、G93A、C519G、G1016A与绵羊温度适应性有关。4.这5个绵羊群体的香农指数(I)在0.5153到0.5831之间,湖羊香农指数最低(I=0.5153±0.1833),乌珠穆沁羊最高(I=0.5831±0.2548);群体间平均基因流动Nm值为2.9502。宜昌白山羊香农指数为0.3037±0.1561,表明其遗传多样性较低。5.绵羊群体间Fst逃逸分析结果表明绵羊MC4R基因中的6个SNP位点C9T、C12G、G93A、C519G、G682C、G1016A在这5个绵羊品种分化中皆受到中性选择。物种间MC4R基因选择检验结果表明MC4R基因在物种进化过程中受到强烈的纯化选择作用。综上所述,MC4R基因在物种进化过程中受到强烈的纯化选择作用,维持着MC4R基因结构和功能;C9T、C12G、G93A、C519G、G1016A突变位点与绵羊的温度适应性有关;本研究在宜昌白山羊群体MC4R基因CDS区检测到9个SNP位点,通过这9个SNP位点计算得到的群体遗传学参数表明宜昌白山羊群体的遗传多样性较低。
【图文】：

MC4R 蛋白的二维结构，两条横跨蛋白分子的曲线代表细胞膜的脂(http://www.gpcrdb.org/)）。从图 A 可以看出 MC4R 通过 α 螺旋结构环和三个膜内环，N 端在细胞膜外，C 端在细胞膜内。B：MC4R 蛋标注的区域为MC4R与其配体结合的位点，这些位点是通过网页工具sbg.bio.ic.ac.uk/3dligandsite/)所预测的(Wass et al 2010)，他们分别是U、22 GLY、25 THR、27 VAL，这些位点位于 MC4R 细胞膜外的 N

MC4R 蛋白与激动剂 α-MSH 结合后可以激活的细胞内信号通路。α-MSH 与 MC4R后能够释放 Gαs、Gαi、Gαq 分别激活 cAMP-PKA、ERK1/2-MAPK、PKC 信号通路能关闭 Kir7.1 钾离子通道。 2 The intracellular signal pathways induced by coupling of α-MSH and MC4R. After intereen α-MSH and MC4R protein, Gαs, Gαi, Gαq are released to separately activate cAMP1/2-MAPK, and PKC intracellular signal pathway. Potassium channel Kir7.1 is closed afing of α-MSH with MC4R.4 MC4R 的功能研究表明 MC4R 基因与人类的肥胖有关，，也和与肥胖相关的一些疾病如胰、心血管疾病等有关(Thorleifsson et al 2009，Willer et al 2009，Paternost)。据世界卫生组织的统计，人类 2-3%的肥胖与 MC4R 基因有关，而且在传因素引起的肥胖中，由 MC4R 导致的肥胖比例是最高的(Huvenne et al MC4R 系统还能调节动物食欲(Branson et al 2003，Mul et al 2012，Yilma)，具体调控模式为 POMC 神经元分泌 MC4R 激动剂 α-MSH 抑制食欲，降
【学位授予单位】：华中农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S826;S827

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本文编号：2653721