四个中国黄牛品种NPC1与NPC2基因遗传变异及其表达规律研究

作     者：党永龙 

作者单位：西北农林科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：陈宏

授予年度：2015年

学科分类：0905[农学-畜牧学] 09[农学] 

主      题：中国黄牛 NPC1基因 NPC2基因 单核苷酸多态性 表达谱 

摘      要：C型尼曼氏病(Niemann-Picktype C,NPC)是一种常染色体隐形脂质蓄积遗传病,与其直接相关的两个基因NPC1和NPC2的功能缺陷将导致C型尼曼匹克病的发生。NPC1与NPC2在机体脂类代谢中起着重要作用,参与SREBP信号通路中胆固醇的运输过程。目前的研究多集中在人和小鼠上,在家畜的研究鲜有报道。基于其对脂肪代谢的重要作用以及其对生长体尺性状的潜在研究价值,本实验对牛NPC1和NPC2基因进行了生物信息学分析,探究了NPC1与NPC2基因在四个中国黄牛品种中的遗传变异特征及其与体尺性状的关系,研究了中国黄牛NPC1与NPC2基因在胎牛、犊牛和成年牛时期的表达情况,主要结果和结论如下:1.遗传变异研究及其与体尺性状的关联分析通过混合DNA池测序,在四个中国黄牛品种中NPC1基因外显子区发现了四个SNP位点:NPC1-SNP1,g.G10710A;NPC1-SNP2,g.C21992T;NPC1-SNP3,g.C22007T;NPC1-SNP4,g.T36976C。在四个中国黄牛品种NPC2基因中发现了三个SNP位点:NPC2-SNP1,g.T2456C;NPC2-SNP2,g.T4762C;NPC2-SNP3,g.A8349G。并分析了这些位点的群体遗传学特征。经关联分析发现,在2.0岁龄的秦川牛群体中,NPC1-SNP4与体重呈显著相关(P0.05),在3.5岁龄的秦川牛群体中,NPC1-SNP1与胸围、腰角宽和体重呈显著相关(P0.01或P0.05),由于NPC1-SNP2和NPC1-SNP3具有强连锁关系,这两个位点均与腰角宽呈显著相关(P0.05)。NPC1基因组合基因型与胸围、腰角宽和体重呈显著相关(P0.01),基因型为H2H6(AG-CC-CC-TT)的个体是表型较大的个体。在2.0岁龄晋南牛群体中,NPC2-SNP1位点与体高、十字部高、体长、胸围和体重显著相关(P0.05或P0.01),NPC2-SNP2位点与十字部高、胸围和体重呈显著相关(P0.05);NPC2-SNP3位点与十字部高呈显著相关(P0.05);NPC2基因组合基因型与十字部高、胸围和体重上显著相关(P0.05),组合基因型为H05H05(CT-TT-AA)的个体是具有较大体尺表型的个体。在2.0岁龄的秦川牛群体中,NPC2-SNP3与秦川牛的胸围、尻长和体重呈显著相关(P0.05),在这个群体中,NPC2组合基因型与体高显著相关(P0.05),H02H07(CT-CT-GG)个体是体高表型较优个体。以上结果说明,NPC1与NPC2基因可以作为中国黄牛肉用选育的分子标记。2.生物信息学分析牛NPC1基因位于第24号染色体,含有25个外显子,总共编码1277个氨基酸。其中含有亮氨酸132个,所占比例最高,达10.3%,丝氨酸所占比例次之,占7.6%,而色氨酸所占比例最低,只有1.4%。NPC1蛋白分子式为C6450H9787N1623O1840S75,体外半衰期约为30 h,不稳定指数II是41.58,属于不稳定蛋白。牛NPC2基因位于第10号染色体,含有4个外显子,总共编码149个氨基酸。其中缬氨酸18个,所占比例高达12.1%;丝氨酸13个,所占比例次之,为8.7%;而组氨酸所占比例最低,只有1.3%。NPC2蛋白分子式为C754H1175N193O215S8,体外半衰期约为30 h,不稳定指数II是37.18,属于稳定蛋白。这说明,NPC1与NPC2蛋白在氨基酸组成、蛋白质的理化性质等方面具有不同的性质。3.时空表达谱分析NPC1基因在心脏和肌肉组织中表达水平较低,在脾脏、肺脏和小肠组织中表达水平较高;在胎牛时期,NPC1基因在各个组织中表达处于较低水平,而在犊牛时期,NPC1基因表达量最高,在成年牛时期也有较高表达,但略低于犊牛时期;NPC2基因在心脏中表达量较低,在肌肉中几乎不表达,但是在脾脏、肾脏和胃中表达量较高。与NPC1基因表达规律不同的是,NPC2基因在成年牛时期处于较低的表达水平。综上所述,牛NPC1与NPC2基因在犊牛时期的表达量最高,并且主要高表达于脾脏、肺脏等组织。