敖汉细毛羊Hoxa5BMPR1B基因互作研究

张梦瑶1,杨 峰3,刘积凤1,刘开东2,贺建宁1,柳 楠1

(1.青岛农业大学 动物科技学院,山东 青岛 266109;2.青岛畜牧兽医研究所,山东 青岛 266121;3.内蒙古农业大学,内蒙古 呼和浩特 010018)

摘要:旨在构建敖汉细毛羊Hoxa5BMPR1B基因的质粒及共转染成纤维细胞后,通过基因表达量变化研究两基因的互作。以敖汉细毛羊为研究对象,采集40日龄的胎羊。首先,通过RNA的提取反转录成cDNA,参照GenBank中Hoxa5BMPR1B基因序列信息分别设计1对引物,通过PCR反应扩增获得Hoxa5BMPR1B基因片段,将得到的Hoxa5BMPR1B基因分别连接到pEASYTM-T1载体,构建pEASYTM-T1-Hoxa5、pEASYTM-T1-BMPR1B重组质粒并转化大肠杆菌(E.coli)DH5α感受态细胞,提取质粒进行酶切鉴定。鉴定正确后构建pcDNA3.1-Hoxa5、pcDNA3.1-BMPR1B重组质粒,转化大肠杆菌(E.coli)DH5α感受态细胞。其次,对敖汉细毛羊的成纤维细胞进行分离培养,并将构建的质粒pcDNA3.1-Hoxa5、pcDNA3.1-BMPR1B共转染成纤维细胞,利用荧光定量PCR技术和Western Blot技术检测Hoxa5BMPR1B基因单转染和共转染在成纤维细胞中表达量的变化。结果显示,经酶切、测序鉴定质粒pcDNA3.1-Hoxa5、pcDNA3.1-BMPR1B构建成功,并且共转染成纤维细胞BMPR1B基因的表达量明显下降,Hoxa5基因的表达量明显升高且共转染组的表达量极显著地高于单转染组(P<0.01)。成功构建了敖汉细毛羊Hoxa5BMPR1B基因的质粒,并且成功共转染成纤维细胞,Hoxa5基因的表达量明显升高,BMPR1B基因的表达量明显下降,因而Hoxa5基因抑制了BMPR1B基因的表达,BMPR1B基因促进了Hoxa5基因的表达,结果可为进一步研究其功能奠定基础。

关键词:敖汉细毛羊;成纤维细胞;Hoxa5BMPR1B;基因互作;质粒构建;RT-PCR;Western Blot

我国在20世纪80年代开始育种细毛羊,其中的敖汉细毛羊在敖汉、翁牛特旗县开始繁育,父母系均来自于不同的细毛羊品种,父本通常以美利奴羊为主[1]。毛囊是皮肤的一附属结构,它的形成是上皮细胞和真皮细胞间相互作用的结果。在羊毛产量上皮肤和毛囊的性状起到了重要的作用,因此了解皮肤结构和毛囊的发育规律对细毛羊生产显得尤为重要[2]。毛囊的调控也受多种因子影响,因此探究毛囊生长发育的调控基因也显得非常重要。

Hox(Homeobox)基因又称为同源异型盒基因(Homeotic gene),是胚胎复杂的遗传系统的中心,在胚胎发育过程中,它通过相应的信号指挥胚胎的发生[3],发出信号作用于不同部位的细胞,使得细胞在分化的过程中接收到来自Hox基因的信号,能够保证各个部位分化出正常的组织和器官,是发育遗传学研究的前沿阵地[4]。Hox家族是动物基因组内高度保守的一类转录因子[5],目前共有39个[6],不但在动物体轴形成过程中扮演着重要的角色,对毛囊细胞增殖分化也起着重要作用[7-9],是一类重要的发育调控基因。通过对人和小鼠的研究发现,大多数Hox家族的基因均在皮肤和毛囊中表达[10]Hoxa5能够对毛囊细胞的增殖、分化发出信号[9],从而能够阻断毛囊在退行期时的其他信号的传递,延滞了毛囊的周期发育[11]。Hox基因数目多少、序列的多样性及其表达模式直接决定了动物的生态多样性,因此Hox基因在模式生物系统中的研究相对较广泛。Hoxa5在控制毛生长发育中有重要作用,当缺少或过表达时,小鼠都会表现出毛生长的缺陷[12]。BMPs本身是一种蛋白,BMPs在骨的形成过程中发挥着重要的作用,通过诱导间充质干细胞使其分化成骨,也可以通过诱导促进脂肪细胞向骨细胞分化从而成骨,也有促进胚胎成纤维细胞的分化,进一步分化形成骨骼[13]。有研究表明,BMPs对毛囊细胞的发育也有一定的影响,初步得到对毛囊的发育是抑制作用,至于在哪个时期还有待研究。BMPR1B基因属于BMPs家族的Ⅰ型受体因子,同样它也调节神经细胞、骨细胞等的代谢。近来在绵羊多产基因分子机制上的研究较多,表明骨形态发生蛋白及其受体对动物卵泡发育具有重要影响。在毛囊生长发育上,BMPR1B基因在初级毛囊的毛母质、内根鞘和毛干等均可以表达,在次级毛囊的内根鞘和绒干也将表达[14],这为研究提供了一定的基础。

目前,在敖汉细毛羊身上基因的研究主要集中在肌肉方面,选取优良基因对肌肉肌纤维粗细的影响,对于有关皮肤毛囊的基因研究还相对较少,有一部分研究也只局限在分子水平上,通过基因mRNA的表达量来初步判断基因的作用;还有一部分是与毛囊无关的研究。本研究不仅从单个基因的mRNA水平和蛋白水平上对功能进行鉴定,并且着重对Hoxa5BMPR1B两基因之间的相互作用关系进行了鉴定,以分析两者之间的上、下调关系,从而进一步为基因通路的研究提供一定的基础,为基因在个体层次上的研究提供坚实的基础。

1 材料和方法

1.1 试验材料

选取健康40日龄的胎羊。

1.2 主要试验试剂及仪器

PeM-T、pcDNA3.1质粒、Lipofectamine2000、高糖培养液等均购自青岛鑫宇恒一有限公司。BB5060UV 型贺氏二氧化碳培养箱购于德国Eppendorf公司,Western Blot、荧光定量PCR系统均购自Bio-Rad公司[15]

1.3 表达载体的构建

1.3.1 引物设计及扩增 从NCBI中查找绵羊的Hoxa5(GenBank登录号为NM-015095103.2)、BMPR1B(GenBank登录号为NM-001009431.1)基因全序列,选取Hoxa5基因和BMPR1B基因的CDS区,利用软件Primer 5.0设计2个基因的引物。设计同时需在上下游引物5′端加入保护碱基和EcoR Ⅰ、Kpn Ⅰ酶切位点,最终完成的Hoxa5引物序列为:

上游引物:5′-CCGGAATTCATGAGCTCTTATTTT GTAAAC-3′;

下游引物:5′-CGGGGTACCTAAACGCTCAAATA CTCAGG-3′。

BMPR1B上下游引物5′端加入EcoR Ⅰ、Nde Ⅰ酶切位点,最终完成的引物序列为:

上游引物:5′-CCGGAATTCATGCTTCAGGTTTG CGAAGT-3′;

下游引物5′-GGAATTCCATATGTCAGATGTCC TGTCTAAGGG-3′[15]

利用TRIzol裂解成纤维细胞,按照试剂盒说明提取细胞RNA,并将其反转录成cDNA。扩增体系为20 μL:DNA模板1 μL,上下游引物各1 μL,金牌Mix 17 μL。

1.3.2 TA克隆 对PCR产物进行琼脂糖凝胶电泳回收,对DNA片段进行加A,反应体系为:目的片段15 μL、Tailing-A ReactionBuffer 4 μL、Tap DNA Polymerase 1 μL。TA克隆连接体系为:T4 DNA连接酶2 μL、T4 Buffer 1 μL、T载体2 μL、目的片段5 μL、水浴16 ℃ 3 h,4 ℃ 12 h。取50 μL DH5ɑ与5 μL T连接液混匀冰浴20 min;42 ℃热激90 s,冰浴15 min;加入400 μL LB培养基(不含AMP抗生素)37 ℃、200 r/min振荡培养1 h,去上清,将细胞均匀分散在含有AMP抗生素的培养基上,在37 ℃培养箱中倒置12 h,挑取单菌进行10 h摇菌[16]

1.3.3 Hoxa5BMPR1B基因与pcDNA3.1质粒重组 对TA克隆载体分别进行EcoR Ⅰ、NdeⅠ双酶切和EcoR Ⅰ、Kpn Ⅰ双酶切,酶切体系为:EcoRⅠ内切酶1 μL;Nde Ⅰ内切酶1 μL;Kpn Ⅰ内切酶1 μL;TA克隆载体和pcDNA3.1 5 μL;Buffer 1 μL加水补足到50 μL体系。37 ℃ 2 h,对Hoxa5BMPR1B基因及切开的pcDNA3.1质粒进行胶回收,取Hoxa5BMPR1B基因各5 μL,3 μL pcDNA3.1,加入1 μL T4DNA连接酶及1 μL T4 DNA连接酶Buffer,22 ℃金属浴2 h,16 ℃ 3 h,后转入到DH5α感受态细胞中过夜培养,选取单个菌落进行摇菌,利用简单PCR鉴定菌液中是否含有目的基因,对含有的菌液进行测序检测[16]

1.4 敖汉细毛羊成纤维细胞的培养

从怀孕的母体中取出完整的40日龄胎羊,用75%酒精对胎儿清洗几遍,再用PBS进行清洗并保存。带回细胞间后用75%的酒精清洗,再用含有双抗的PBS清洗。对30日龄的胎羊只留躯干,将躯干分成直径1.0~1.5 cm,并在分离的组织上滴加适当的胎牛血清,覆盖组织即可,37 ℃,5.0% CO2培养箱培养3 h,之后在培养基加入适当的高糖培养液。24 h后先观察细胞生长情况,待细胞生长良好,则给细胞进行换培养液[15]。待细胞密度达95%,去除废旧培养液用预热含有双抗的PBS洗涤几遍,每个平板中加入1 mL的胰蛋白酶,放入CO2恒温培养箱中消化,当大量细胞由梭形变为圆形时加入3 mL的培养液停止消化。根据细胞密度的大小进行分板,继续加入新鲜的培养液进行培养,待细胞密度达95%后,再次进行传代[16]

1.5 细胞转染

当细胞密度达90%左右时,去除旧的培养液,用不含抗生素的PBS清洗几遍,利用Lipofectamine2000进行转染,共转染组和单转染组分别取其20 μL脂质体试剂,加入480 μL DMEM(不含双抗),混匀,静置5 min,在共转染组中分别加入20 μL的Hoxa5BMPR1B质粒,460 μL高糖培养基(不含双抗),单转染组加40 μL质粒,460 μL高糖培养基,孵育15~20 min,加入4 mL 高糖培养基,37 ℃培养6 h,换含有双抗的高糖培养液,继续培养36 h[18]

1.6 实时荧光PCR检测

对转染后细胞继续正常培养48 h,当细胞密度达90%时收集细胞,去除培养基用PBS清洗几遍,每平板中加入 3 mL的TRIzol裂解成纤维细胞,按照试剂盒说明提取细胞RNA。其浓度和纯度处于正常范围时对RNA进行反转录[15-16],反转录成cDNA。通过NCBI查找绵羊Hoxa5BMPR1B基因的CDS区和绵羊GAPDH的CDS区,利用PrimerPremier 5.0分别设计Hoxa5BMPR1BGAPDH基因的特异性荧光定量引物,序列如表1。

利用设计的荧光定量引物和反转录的cDNA对2个基因进行定量检测。试验组和对照组各设置3次重复,2个基因分别点36 μL,每孔总量5 μL;退火温度设置为60 ℃;结果数据利用公式Ct(2-ΔΔCt)计算,从而计算出Hoxa5BMPR1B的相对表达量。荧光定量的数据结果用SPSS 20.0软件进行差异显著性分析,以P<0.01作为差异极显著性判断标准[15-16]

表1 引物信息
Tab.1 Primers information

基因Gene引物序列 (5′-3′)Primer sequence产物大小/bpProduct length退火温度/℃Annealing temperatureHoxa5F:CCGGAGAATGAAGTGGAAAA18660R:ACGAGAACAGGGCTTCTTCABMPR1BF:ACATCTTGGGCTTCATTGCTG19860R:ATCGTGAGTTGGGTTTGGTCGGAPDHF:AAGTTCAACGGCACAGTCA12860R:ACCACATACTCAGCACCAGC

1.7 Western Blotting检测Hoxa5BMPR1B基因蛋白质表达

首先用细胞裂解液PARI裂解提取成纤维细胞中的蛋白质,目的基因Hoxa5BMPR1B和内参基因β-actin分别点3个胶孔,先进行2.5 h的电泳;电泳后对蛋白质进行PVDF转膜,用转膜电泳槽进行2~3 h,完全转膜后对蛋白质进行封闭2 h;封闭后用TBST进行洗膜3次;对一抗进行1∶2 000的比例稀释,在4 ℃冰箱用一抗孵育PVDF膜12 h;一抗孵育完后进行二抗的孵育,对二抗进行1∶2 000的比例稀释,孵育1.5 h;孵育完成后进行曝光,A液和B液按照1∶1的比例混合,避光进行压膜,利用AIC曝光拍照。对曝光后的蛋白条带用ImageJ 软件进行灰度值分析,得出目的基因与内参基因灰度值的比值[17]

2 结果与分析

2.1 Hoxa5BMPR1B目的基因的扩增

利用反转录的cDNA和上下游引物对目的基因进行PCR 扩增,以获得Hoxa5BMPR1B目的片段。电泳结果如图1所示,其扩增出的片段明亮且无杂带,Hoxa5条带大小约为804 bp,BMPR1B条带大小约为1 509 bp,均与已知的目的片段大小相同,可用于后期的连接试验。

M.2000 Marker;1.BMPR1B基因扩增条带(1 509 bp);2.Hoxa5基因扩增条带(804 bp)。
M.2000 Marker;1.BMPR1B product(1 509 bp);2.Hoxa5 product(804 bp).

图1 Hoxa5BMPR1B目的基因扩增
Fig.1 Hoxa5,BMPR1B target gene amplification

2.2 TA克隆测序比对

将获得的Hoxa5BMPR1B基因片段分别与T载体连接,转化到DH5α中,37 ℃振荡培养12 h。对菌液的序列进行测序,将目的基因的序列与测序所得的序列用DNAMAN进行比对,比对结果如图2所示,菌液中的碱基序列与已有目的序列完全一致,碱基没有发生缺失。

Query.已知序列; Sbjct.目的基因序列。图6同。
Query.Known sequence; Sbjct.Target gene sequence.The same as Fig.6.

图2 BMPR1B(A)、Hoxa5(B)TA克隆测序比对
Fig.2 BMPR1B(A),Hoxa5(B) clone sequencing comparison

2.3 克隆载体的鉴定

利用试剂盒对连接好的T-Hoxa5、T-BMPR1B克隆载体进行提取,提取后进行琼脂糖凝胶电泳检测,结果如图3所示,Hoxa5基因大小为804 bp,T载体大小为3 489 bp,连接上目的基因后应在4 293 bp处,BMPR1B基因大小为1 509 bp,T载体大小为3 489 bp,连接上目的基因后应在4 998 bp处,条带清晰单一,结果显示克隆载体提取成功,可用于后续的酶切试验。

M.5000 Marker;1-2.BMPR1B克隆载体(4 998 bp);3-4.Hoxa5克隆载体(4 293 bp)。
M.5000 Marker;1-2.BMPR1B cloning vector(4 998 bp);3-4.Hoxa5 cloning vector(4 293 bp).

图3 克隆载体的电泳鉴定
Fig.3 Identification of cloning vectors by electrophoretic

2.4 克隆载体、pcDNA3.1载体双酶切

对克隆载体和pcDNA3.1载体分别进行双酶切,克隆载体的双酶切将目的基因片段切下,pcDNA3.1的双酶切把载体切开,对两者双酶切之后的片段进行切胶回收用于后续的连接。结果如图4所示,1-4酶切效果良好,1-2是对BMPR1B克隆载体的EcoRⅠ、NdeⅠ双酶切,目的基因为1 509 bp,T载体为3 489 bp,与图中条带所吻合。3-4是对Hoxa5克隆载体的EcoRⅠ、KpnⅠ双酶切,目的基因为804 bp,T载体为3 489 bp,与图中条带所吻合。5-6是对pcDNA3.1的双酶切,大小为5 428 bp,图中条带与已知大小所吻合。因此目的基因可与表达载体pcDNA3.1进行连接。

M.5000 Marker;1-2.BMPR1B克隆载体EcoR Ⅰ、Nde Ⅰ双酶切;3-4.Hoxa5克隆载体EcoR Ⅰ、Kpn Ⅰ双酶切;5-6.pcDNA3.1载体双酶切。

M.5000 Marker;1-2.BMPR1B cloning vector EcoRⅠ,Nde Ⅰ double digestion;3-4.Hoxa5 cloning vector EcoRⅠ, KpnⅠ double digestion;5-6.pcDNA3.1 vector double digestion.

图4 克隆载体及pcDNA3.1载体双酶切
Fig.4 Cloning vector and pcDNA3.1 vector double digestion

2.5 表达载体pcDNA3.1构建及鉴定

将克隆载体酶切下的BMPR1BHoxa5目的片段与pcDNA3.1载体进行连接,连接后进一步转入DH5α感受态细胞中,37 ℃、200 r/min振荡培养10 h,对所得的菌液进行普通PCR鉴定,电泳结果条带清晰单一,大小约在804 bp处(图5),与已知的Hoxa5基因相符;另在1 059 bp处也有单一明亮的条带,与已知的BMPR1B基因相符。说明BMPR1BHoxa5与pcDNA3.1载体连接成功。

M.2000 Marker;1-2.BMPR1B;3-4.Hoxa5

图5 表达载体pcDNA3.1-BMPR1BpcDNA3.1-Hoxa5的鉴定
Fig.5 Identification of expression vector pcDNA3.1-BMPR1B,pcDNA3.1-Hoxa5

2.6 表达载体菌液测序鉴定

获得pcDNA3.1-Hoxa5、pcDNA3.1-BMPR1B表达载体的菌液,对菌液中质粒进行测序鉴定,与已知目的基因的序列进行比较匹配,碱基未发生缺失、添加现象,完全一致(图6)。结果表明,目的基因与pcDNA3.1载体连接成功,且目的基因能够稳定地存在于pcDNA3.1载体中。

2.7 细胞形态观察

2.7.1 原代培养形态观察 通过组织块法对细胞进行培养。24 h进行细胞的观察,可以观察到细胞开始慢慢贴壁,也有少数游离的组织,贴壁的细胞形状不完全是梭形,以梭形居多,还有其他形状的杂细胞(图7)。培养96 h可见培养皿的底部细胞密度约为95%,此密度可对细胞进行传代。

2.7.2 传代培养形态观察 细胞呈指数增长,细胞密度不易过大,因此需要对细胞进行传代,否则会引起抑制生长现象。一般在3 d左右细胞的密度可达90%~95%,此时即可对细胞进行传代。利用胰蛋白酶将贴壁的细胞消化成悬浮状态,分离到其他平板中,前12 h内细胞生长的速度会比较缓慢,12 h后生长将迅速增快,大多数细胞基本保持梭形,如图8所示。

图6 BMPR1B(A)、Hoxa5(B)菌液测序比对
Fig.6 BMPR1B(A),Hoxa5(B) bacterial sequencing comparison

图7 原代培养24 h(×100)
Fig.7 Primary culture 24 h(×100)

图8 成纤维细胞传代培养(×100)
Fig.8 Fibroblasts subculture(×100)

2.8 实时荧光RT-PCR检测Hoxa5BMPR1B基因表达

对转染后的细胞提取RNA并反转录成cDNA,应用荧光定量引物进行PCR 扩增Hoxa5BMPR1BGAPDH片段。电泳分析结果如图9所示,扩增出的条带明亮且单一,GAPDH扩增的条带大约在128 bp处,Hoxa5扩增的条带大约在186 bp处,BMPR1B条带大小约在198 bp处,因此可继续进行实时荧光定量PCR试验。

由图 10可知,两目的基因Hoxa5BMPR1B和内参基因GAPDH的熔解曲线上均未出现杂乱的峰,且只有1个峰,扩增曲线比较集中统一,此图表明设计的实时荧光定量PCR引物特异性良好,因而能够获得单一特定产物[15]。对共转染的细胞和单转染的细胞mRNA表达量进行分析,Hoxa5基因共转染后mRNA表达量明显升高,BMPR1B基因共转染后mRNA表达量明显下降,Hoxa5BMPR1B共转染与单转染比较均差异极显著(P<0.01),见图11。

M.500 Marker;1-2.内参基因GAPDH扩增条带 ;3-4.目的基因BMPR1B扩增条带;5-6.目的基因Hoxa5扩增条带。
M.500 Marker;1-2.Internal reference gene GAPDH amplification products;3-4.Objective gene BMPR1B amplification products;5-6.Objective gene Hoxa5 amplification products.

图9 GAPDHHoxa5BMPR1B荧光定量产物
Fig.9 GAPDH,Hoxa5, BMPR1B fluorescence quantitative product

图10 Hoxa5BMPR1BGAPDH 扩增曲线图(A)和熔解曲线峰值图(B)
Fig.10 Hoxa5,BMPR1B,GAPDH amplification (A) and melting curve(B)

不同大写字母表示差异极显著(P<0.01)。图13同。
The different capital letters indicate that the difference is extremely significant (P<0.01).The same as Fig.13.

图11 Hoxa5BMPR1B基因mRNA相对表达量
Fig.11 Hoxa5,BMPR1B gene mRNA relative expression

2.9 Hoxa5BMPR1B基因蛋白表达的检测

对单、共转染的成纤维细胞进行蛋白的提取,然后进行Western Blot。将Hoxa5BMPR1B基因共转染与单转染进行比较,Hoxa5共转染的蛋白条带明显亮于单转染的对照组,BMPR1B共转染的蛋白条带明显暗于单转染对照组(图12)。利用ImageJ分析的蛋白条带的灰度值有所不同,通过SPSS分析灰度值数据差异显著性,得出细胞共转染Hoxa5基因蛋白表达量极显著高于单转染(P<0.01)(图13),共转染的BMPR1B基因蛋白表达量极显著低于单转染(P<0.01)。

图12 Hoxa5BMPR1B基因表达蛋白条带
Fig.12 Hoxa5,BMPR1B gene expression protein product

图13 Hoxa5BMPR1B基因蛋白相对表达量
Fig.13 Hoxa5BMPR1B gene protein relative expression

3 讨论与结论

许多的信号相互传递着多个细胞群之间的信号反应,这些信号分子决定着毛囊的发育,它们使毛囊细胞进行着有序地增殖和分化,使之形成完整的毛囊结构[19]。毛囊形态发生是由真皮发出原始信号[20],在毛囊基板形成的起始阶段,必须先激活皮肤中Wnt信号[21-22]。有研究表明,部分上皮细胞的生长、增殖受Eda类因子和下游的转录因子活性的影响[23-24]。目前,调节毛囊形态发生变化的信号分子有7类,以骨形成蛋白(BMP)信号家族、Wnt通路等为主线,其他信号通路相互调和控制,在单信号通路中,也是2个及以上基因进行调节,很少出现单个基因的调控,相应的呈现抑制或促进不同的作用。BMPR1B基因属于BMP家族,是一种促进物,对毛囊的发育起到了一定的促进作用,Hoxa5基因属于TNF家族,是一种抑制物,对毛囊的发育起到了一定的抑制作用,现在对单个基因作用的研究有所存在,对2个基因以及多个基因作用的研究相对较少,通过对它们之间的相互作用来筛选良性基因,促进羊毛的生产。

也有学者对单个基因功能进行过鉴定,Hoxa5属于Hox家族,得到Hoxa5对脂肪的代谢调节作用,间接控制脂肪粒细胞中的信号因子发挥作用,也有结论得出Hoxa5基因的信号调节对胚胎的发育有重要的影响,对造血干细胞的增殖调节控制起主导作用。Hoxa5对毛囊的发育也有相应的鉴定,是否影响其他与毛囊发育相关的基因,本试验利用BMPR1B基因和它进行相互作用的研究,BMPR1B本身对毛囊的发育有一定的促进作用,Hoxa5的存在以及过表达是否会有利于BMPR1B基因的表达。通过试验结果分析两者的相互作用关系,Hoxa5基因的过表达对BMPR1B基因起到了一定的抑制作用,使得促进羊毛发育的基因受到了抑制,因此两者同时的过表达不利于羊毛的生长,以后的羊毛生产过程中尽量避开抑制性基因的过表达。

Hoxa5BMPR1B单个基因功能的鉴定出现过,但与毛囊发育功能的鉴定较少。Hoxa5BMPR1B基因两者之间相互作用关系的研究未曾出现过,本研究可以从mRNA水平和蛋白水平上来鉴定两者之间的作用关系。本研究通过表达载体的构建成功的构建了pcDNA3.1-Hoxa5、pcDNA3.1-BMPR1B基因表达载体,转染到敖汉细毛羊的成纤维细胞中,观察细胞的形态以及测定相应表达指标,从而进一步研究基因的作用以及两者之间的相互作用关系。转染后的细胞,Hoxa5BMPR1B基因的mRNA和蛋白表达量均有明显的升高,初步验证了通过载体构建后基因过表达。单方面研究Hoxa5基因,得知Hoxa5基因能够抑制毛囊的发育,作为和其他基因之间是否存在促进或拮抗作用有待研究,本试验通过与BMPR1B基因的共同研究得出Hoxa5基因自身过表达的同时也将会影响其他信号通路中的基因,至于是促进还是拮抗则根据它们的表达量来判断[18]

本研究分别对Hoxa5BMPR1B基因表达载体进行构建,转染成纤维细胞,利用实时荧光定量PCR、Western Blot等检测mRNA和蛋白的表达,结果成功地构建了pcDNA3.1-Hoxa5、pcDNA3.1-BMPR1B,并且共转染成纤维细胞Hoxa5基因的表达量明显升高,BMPR1B的mRNA表达量和蛋白表达量均明显下降,且共转染组的表达量极显著低于单转染组(P<0.01),因而推测Hoxa5基因抑制了BMPR1B基因的表达,BMPR1B基因促进了Hoxa5基因的表达,为进一步在个体水平上研究其功能奠定基础。

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Study of Aohan Fine Wool Sheep Hoxa5 Gene and BMPR1B Gene Interaction

ZHANG Mengyao1, YANG Feng3,LIU Jifeng1, LIU Kaidong2,HE Jianning1,LIU Nan1

(1.College of Animal Science and Technology,Qingdao Agricultural University,Qingdao 266109,China;2.Qingdao Institute of Animal Husbandry and Veterinary,Qingdao 266121,China;3.Inner Mongolia Agricultural University,Hohhot 010018, China)

Abstract The study aimed to identify the expression of Hoxa5 and BMPR1B gene plasmid and the interaction between the two genes was studied by means of expression changes. Firstly, a pair of primers were desigened by RNA extraction and referring to Hoxa5 and BMPR1B gene sequence information of Aohan fine wool sheep in GenBank, and the Hoxa5 and BMPR1B gene fragment were amplified by PCR method. The obtained Hoxa5 and BMPR1B gene were ligated into pEASYTM-T1 vector to construct pEASYTM-T1-Hoxa5 and pEASYTM-T1-BMPR1B recombinant plasmid and transformed into E.coli DH5α competent cell. The plasind was identified by restriction enzyme digedtion. The recombinant plasimd pcDNA3.1-Hoxa5 and pcDNA3.1-BMPR1B was constructed and transformed into E.coli DH5α competent cell. Then pcDNA3.1-Hoxa5 and pcDNA3.1-BMPR1B plasmid were cotransfection into fibroblasts, and qRT-PCR was used to detect the expression level of its gene. As the results showed that, pcDNA3.1-Hoxa5 and pcDNA3.1-BMPR1B plasmid cotransfection successfully and identified by enzyme and sequencing. The expression level of BMPR1B gene in fibroblasts was lower than in the control group and expression level of Hoxa5 gene in fibroblasts was higher than in the control group. The plasmid was constructed and cotransfection into fibroblasts successfully. The expression level of Hoxa5 gene increased significantly, and the expression of BMPR1B gene decreased. Therefore, Hoxa5 gene inhibited the expression of BMPR1B gene, and BMPR1B gene promoted the expression of Hoxa5 gene.These results would lay a foundation for the further research.

Key words: Aohan fine wool sheep; Fibroblats; Hoxa5BMPR1B;Gene interaction; Plasmid construction; RT-PCR; Western Blot

中图分类号:Q78;S826

文献标识码:A

文章编号:1000-7091(2019)02-0229-10

doi:10.7668/hbnxb.201750743

收稿日期:2018-12-29

基金项目:国家自然科学基金项目(31402047);国家绒毛用羊产业技术体系专项资金(CARS-39-05);青岛农业大学高层次人才科研基金(631410)

作者简介:张梦瑶(1996-),女,山东潍坊人,硕士,主要从事分子遗传与动物育种研究。

通讯作者:柳 楠(1960-),男,黑龙江海伦人,教授,博士,主要从事细毛羊遗传育种研究。