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青藏高原(Tibetan Plateau),世界海拔最高的高原,平均海拔4000-5000米,位于中国西南地区,气候干燥,空气稀薄,太阳辐射较强,气温较低。且高原自然生态系统脆弱,易受外界因素干扰破坏。低氧诱导因子(Hypoxia-induciblefactor,HIF),是由α亚基和β亚基组成的异二聚体转录因子,其活性主要由α亚基决定,能够对多种下游基因进行调控,从而使细胞适应低氧,维持低氧细胞生理稳态。目前已知的HIF家族包括:HIF-1,HIF-2和HIF-3,其α亚基分别为HIF-1α,HIF-2α和HIF-3α,它们都对细胞内氧分压敏感,受氧浓度的调节。研究表明,青海湖裸鲤HIF-1α的ODD功能域中的羟化酶识别位点的保守序列为:PEMLAP(550-555),与其它脊椎动物保守序列(LXXLAP,X代表任意氨基酸)不符,可能致使青海湖裸鲤具有与普通鱼类不同的适应低氧机制。目前HIF的研究主要集中在HIF-1α,对HIF-2α的分子结构、表达特征及低氧状态下的调控机制了解有限,因此,通过研究青海湖裸鲤HIF-1α羟基化作用的差异及青藏高原4种脊椎动物HIF-2α分子进化,对进一步阐明裸鲤和高原小哺乳动物的低氧适应机制,具有重要的理论和实践意义。 首先提取青海湖裸鲤(Gymnocypris przewalskii)肝脏组织总RNA,通过RT-PCR获得裸鲤HIF-1α的cDNA全长,克隆HIF-1α基因1546-1752序列(包含PEMLAP,氨基酸序列516-584),对克隆片段1649进行点突变(序列为LEMLAP),克隆到表达载体pGEX-4T-2中(突变后命名为OE,野生型为HI),IPTG诱导表达,并用GST Resin纯化得到重组蛋白GST-HI及GST-OE蛋白,冷冻干燥备用。 提取斑马鱼总RNA,通过RT-PCR获得PHD2的cDNA全长,克隆PHD2编码区序列到pET-32表达载体,IPTG诱导表达,用Ni柱纯化得到trx-PHD2重组蛋白,4℃过夜透析,经Bradford法测定透析后重组蛋白pET-32-PHD2浓度为1mg/mL,将GST-HI/GST-OE进行HPH反应,western blot检测。发现GST-HI/GST-OE均能与PHD2通过底物/酶相互作用结合,但GST-OE与GST-HI相比对PHD2具有更高的亲和力,同时,GST-OE条带羟化后电泳迁移率发生改变,羟化的GST-OE电泳迁移率略快于未羟化的GST-OE条带,而GST-HI条带未发现迁移率的差异,表明重组蛋白trx-PHD2具有一定的羟化活性,重组蛋白GST-OE被PHD2识别结合并羟化的能力要明显高于重组蛋白GST-HI,说明与其它鱼类相比,青海湖裸鲤的HIF-1α的ODD功能域不易被羟化酶识别和羟化,可能是青海湖裸鲤长期进化适应高原盐湖环境的结果。 通过提取青海湖裸鲤(Gymnocypris przewalskii)、高原鼢鼠(Myospalaxbaileyi根田鼠(Microtus oeconomus)及高原鼠兔(Ochotona curzoniae)总RNA,运用RT-PCR和RACE技术克隆获得它们HIF-2α的cDNA全长序列,分别长3013bp、4431 bp、3026bp和3196bp,经分析其开放阅读框(ORF)分别为2502bp、2607bp、2625bp和2664bp,分别编码833、868、874和887个氨基酸。序列分析表明高原四种脊椎动物HIF-2α氨基酸序列与人类HIF-2α氨基酸序列分别具有53.48%,84.64%,84.64%和83.87%的一致性。