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肌肉生长抑制素(Myostatin)属于转化生长因子超家族(Transforming Growth Factor beta,TGF-β)成员,是脊椎动物肌肉发育的主导调控基因之一,其功能是抑制MyoD家族成员转录活性,负向调节肌肉的生长发育。研究表明,抑制Myostatin基因的活性,能够促进肌肉的生长,提高动物的产肉量。本实验通过对加州鲈(Micropterus salmoides)Myostatin基因的结构、功能及抑制物Follistatin的研究,探讨鱼类肌肉生长发育的调控机制,为培育快速生长的养殖品种提供理论依据和奠定基础。
本研究采用RT-PCR和RACE技术从加州鲈成鱼肌肉总RNA中扩增得到Myostatin cDNA序列,对其进行了序列测定和分析,结果表明加州鲈MyostatincDNA总长2640 bp,其中开放阅读框长为1134 bp,编码377个氨基酸,含22个氨基酸的信号肽、N-端前肽、蛋白酶水解位点(RARR)和紧接其后109个氨基酸的C端生物活性区。与GenBank中已知的条纹狼鲈、金头鲷、斑马鱼、虹鳟、斑点叉尾鲴、人、猪、鸡Myostatin序列相比较,核苷酸序列同源性为63%~94.4%,推导的氨基酸同源性为61.4%~96%,其中C端生物活性区氨基酸同源性为88.1%~100%,具有很高的保守性,高度的保守性反映了该基因受到了高度的进化限制及功能的重要性。加州鲈Myostatin C端生物活性区含有9个半胱氨酸残基,半胱氨酸残基的数量和位置与其它脊椎动物的相一致,表明它们在维持该蛋白活性中的重要作用。
为进一步了解鱼类Myostatin基因表达的调控方式,采用PCR和基因组步移技术获得了加州鲈Myostatin的基因组DNA序列,该序列总长为5.64 kb,其中5侧翼序列长为1463 bp,3侧翼序列长为294 bp,转录区序列长为3.883 kb。转录调控序列包含3个外显子和2个内含子,长度分别为488 bp、371 bp、1779 bp、390 bp和855bp。每个内含子都以GT开头,AG结尾,符合GT-AG法则。内含子2中有一个8个CA重复的微卫星位点。序列分析结果表明加州鲈Myostatin启动子中含有2个TATA box、1个CANTbox、9个E-box和一些转录反应调控元件(MEF2、SRF、APl、MTBF等)。通过对加州鲈与牛Myostatin基因启动子中E-box的分布比较,推测E6是影响该基因表达最重要的一个反应元件。
卵泡抑素(Follistatin)是Myostatin的抑制蛋白,为探讨Myostatin受抑制时对肌肉生长产生的作用,获得Follistatin重组蛋白将有助于实验的深入开展,为此采用:RT-PCR和RACE技术从加州鲈成鱼卵巢总RNA中扩增得到FollistatincDNA序列,全长为1444bp,其中开放阅读框长为966 bp,编码321个氨基酸,包括信号肽31个氨基酸,成熟肽290个氨基酸。将成熟肽cDNA插入表达载体pET-32a(+),转化大肠杆菌,IPTG诱导表达,SDS-PAGE和Western blot都检测到预期分子量约52 kD的特异蛋白带,表明实验成功获得了Follistatin的融合表达蛋白。
本研究结果为进一步研究Myostatin调控鱼类肌肉生长发育和促进鱼类肌肉生长奠定了基础。