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江西农业大学. 定位、分离和鉴别影响猪脂肪沉积性状的硬脂酰辅酶 A 去饱和酶 ( SCD ) 基因. 任军,黄路生,丁能水,艾华水, 郭源梅, Christoph Knorr, Bertram Brenig. 内容. 引言 基因定位 基因分离 多态标记鉴别 相关性分析. 引言 - 瘦蛋白( leptin )基因的发现. Leptin 缺失型小鼠 (ob/ob): - 肥胖 表型. Leptin: - 调节体重和能量代谢平衡 - 减少 采食量 - 促进 能量消耗和脂肪代谢. 左 : ob/ob 小鼠 右 : 正常小鼠.
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江西农业大学 定位、分离和鉴别影响猪脂肪沉积性状的硬脂酰辅酶A去饱和酶 (SCD) 基因 任军,黄路生,丁能水,艾华水,郭源梅, Christoph Knorr, Bertram Brenig
内容 引言 基因定位 基因分离 多态标记鉴别 相关性分析
引言 - 瘦蛋白(leptin)基因的发现 Leptin缺失型小鼠(ob/ob): -肥胖表型 Leptin: -调节体重和能量代谢平衡 - 减少 采食量 - 促进能量消耗和脂肪代谢 左: ob/ob 小鼠 右: 正常小鼠 Zhang, Science, 1994
引言 -leptin基因和 SCD基因的互作 SCD缺失型小鼠(abJ/abJ) 在高脂肪日粮的饲养条件下仍表现出清瘦的表型 Ntambi, PNAS, 2002
lean 引言 -leptin基因和 SCD基因的互作 ob/ob (bottom)× abJ/abJ Double mutant mouse (ob/ob, abJ/abJ;top) SCD 是Leptin代谢通路中的重要调控元件,Leptin通过下调SCD酶活性抑制肥胖表型 Cohen, science, 2002
引言 -SCD 在脂肪代谢中的调控作用 硬脂酰辅酶A 棕榈酰辅酶A SCD oxidation 油酸 棕榈酸 饱和性脂肪酸与不饱和性脂肪酸的比率 细胞膜的通透性 甘油三脂的成分 信号传导 肥胖
引言 -SCD 在脂肪代谢中的调控作用 • 多不饱和性脂肪酸合成的限速酶 • Leptin代谢通路中的重要调控元件 • 哺乳动物脂肪沉积性状的重要侯选基因
27 23 21 16 SSC14G 基因定位 -鼠/猪体细胞杂种克隆板的扫描 M M M M
112 114 115 P N 基因定位 -鼠/猪辐射细胞杂种克隆板的扫描 10 12 18 19 26 P N 28 44 45 46 48 51 P N 57 60 62 68 69 72 75 77 86 90 92 95 96 99 100
基因定位 -鼠/猪辐射细胞杂种克隆板的扫描 连锁群 SW2122-SW361-SW328-SCD-S0007-SW1333-SW2507-SWR1042-SW886 . 最紧密连锁的标记:猪14号染色体的S0007(17cR, LOD 16.83)
基因定位 -鼠/猪辐射细胞杂种克隆板的扫描 SSC14q26-27
TAIGP714 K1477Q 基因定位 -PAC基因组DNA文库的筛选 4 signals SSP SP 3 signals PP 1 signal Plate
基因定位 -荧光原位杂交分析 SSC14q27
KF/LR-114bp AF/BR-591bp 基因分离 -PAC 克隆的酶切和杂交 Southern 杂交 9 条阳性杂交带含有 SCD 基因片段
1 2 5 6 3 4 Primer walking HindIII-9.0 kb HindIII-3.2 kb Ex3-Ex4-1.6 kb BamHI-3.7kb BamHI-3.7kb BamHI-5.1 kb Ex4-Ex5-1.7 kb SacI-2.4 kb SacI-8.0 kb Ex5-In5-0.5 kb XbaI-5.7 kb XbaI-1.8 kb KpnI-1.7 kb 基因分离 -亚克隆和序列拼接
基因分离 -全长cDNA的分离 • 采用 5 /3 RACE 策略分离SCD基因全长cDNA • 大小: 5134 bp; 超长的3’ UTR • ORF: 1080 bp • 蛋白质: 359 aa • Motif: 2 poly(A) 加尾信号 3 mRNA 非稳定基序 (AUUUA)
Histidine motif: essential for oxidation (HXXXH; HXXHH)
基因分离 -哺乳动物SCD酶的进化树
1 2 5 6 3 4 ATG TGA 基因分离 -基因的详细结构 SCD mRNA 转录单元: 16,186 bp 外显子-内含子:遵循 GT-AG剪接法则 6个外显子,长 131 bp - 4048 bp 5个内含子,长 518 bp - 4784 bp
1 2 5 3 4 6 -500 ATG TGA -400 -300 -200 -100 +1 NF-1 NF-Y PUFA-RE SP1 SRE 基因分离 -启动子预测 P TATA box C/EBP
1 2 5 6 3 4 基因分离 -GC含量和CpG岛的预测 20,985 bp CpG
基因分离 -重复序列元件 13 SINEs 1 GC_rich element 2 LINEs 1 AT_rich element 1 LTR
SCD β-actin 基因分离 -表达分析 M 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 N M 广谱表达
CAG Insertion P 1 2 5 3 4 6 24 bp insertion ATG TGA 多态标记鉴别
CAG Insertion P 1 2 5 3 4 6 ATG TGA 多态标记鉴别 • 24 SNPs : 19 为转换突变 • 没有发现错义突变的 cSNPs • 猪 SCD编码区在各猪种间高度保守
多态标记鉴别 -等位基因频率
相关性分析 -实验动物与性状 • 白色杜洛克 x 二花脸资源家系群体 • 位点: SNP C(-233)T; C(641)T • 性状: 240日龄体重的肩部、胸部、腰部、臀部 • 的四点背膘厚、板油重、花油重、腹脂重
相关性分析 -结果
相关性分析 -讨论 • -SNP C641T 只与背膘厚相关联 • -为种猪背膘厚性状的遗传改良提供了新的标记手段 • - SNP C641T与临近染色体区域的背膘厚QTL呈连锁不平衡,导致相关性的出现 • -下一步的工作: • 大样本和单倍体型分析 • 目的染色体区域的QTL定位
相关性分析 -讨论 • -SNP C641T 只与背膘厚相关联 • -为种猪背膘厚性状的遗传改良提供了新的标记手段 • - SNP C641T与临近染色体区域的背膘厚QTL呈连锁不平衡,导致相关性的出现 • -下一步的工作: • 大样本和单倍体型分析 • 目的染色体区域的QTL定位 本项研究工作的3篇学术论文相继发表于国际SCI刊物Gene和Animal Genetics,申请国家发明专利1项。
致谢 Prof. Dr. Dr. Lusheng Huang Prof. Dr.Dr. Bertram Brenig 其他南昌和哥廷根的同事 Thank you !