论文MC1R是控制鸡黑色素形成的候选主效基因☆

论文MC1R是控制鸡黑色素形成的候选主效基因☆ ????生物化学与生物物理进展 ????…?研究快报???一??„??。是控制鸡黑色素形成的候选主效基因木杨永升?邓学梅?李宁?“傅衍?朱睦元?吴常信??浙江大学生命科学学院杭州?中国农业大学农业生物技术国家重点实验室北京?中国农业大学动物科技学院北京摘要黑素皮质素受体 基因是控制动物黑色素合成的重要基因采用多聚酶链反应一单链构象多态性分析以及测序的在由丝羽乌骨鸡与明星肉鸡为亲本建立的中国农业大学资源家系群体鸡基因的编码区检测到个单核苷酸多态位点并对该单核苷酸多态性进行了分析结果显示鸡基因编码区引物扩增片段多态性是由汕位点突变引起的引物扩增片段的多态性是由—位与—位两个点突变引起的最后对单核苷酸多态性与肤色、肉色、胫色与内脏膜色等黑色素?宰唇辛丝ǚ蕉懒?苑治鼋峁允惊龌虮嗦肭槐溆爰Φ姆羯宰聪灾喙卮ν槐溆爰Φ幕钐咫稚宰聪灾喙卮ν槐溆爰Φ娜馍宰聪灾喙匮芯勘砻鳘龌蚩赡苁羌谏匦宰吹闹餍蚧蛘哂爰刂坪谏匦宰吹闹餍蛄丶始谏睾谒皮质素受体单核苷酸多态学科分类号黑素皮质素受体 一基因在哺乳动物中由 位点编码为蛋白耦合的受体黑素皮质素受体 家族成员之一基因只有一个编码区其编码的蛋白质有个跨膜结构域主要达于动物的黑色素细胞旧为蛋白耦合受体中最小的一个在哺乳动物中皮肤与毛发的颜色主要是由毛皮中的真黑色素黑色与褐色与伪黑色素红色与黄色的相对数量与分布情况所决定的仅促黑素仅一 仅与结合引起环腺苷酸水平的提高并且激发酪氨酸酶水平的提高导致真黑色素的形成旧迄今研究表明在哺乳动物的人、鼠、马、牛、绵羊、猪、犬及狐狸中都发现了基因的突变与黑色素性状变异或皮肤癌等疾病有关卅至于鸟类目前对其黑色素沉积的分子机理研究还较为缺乏等年首次克隆了鸡的基因并证实它为鸡 位点所编码随后不久他们发现了鸡不同的基因型对应不同的羽色并且根据在鸡与鼠中同样的突变对应相同的色素变异推测鸡与哺乳动物中功能的调节机制可能是一致的等?年在鹌鹑中也检测到与鸡类似的突变等?。最近的研究结果也表明的突变与鸡的羽色有关乌骨鸡又称乌鸡主要特点是乌皮、乌肉、乌骨其以独特的滋补、药用价值享誉中外是一种珍贵的优良鸡种国内外的研究表明乌骨鸡的滋补、药用价值与其体内富含的黑色素有关作为动物黑色素沉积中的重要基因引起了生物学界的广泛关注研究基因的结构与功能对阐明黑色素沉积的分子机理具有十分重要的理论意义本研究中我们以基因作为影响鸡黑色素性状的候选基因以中国农业大学丝羽乌骨鸡与明星肉鸡杂交的资源家系鸡群为材料在鸡的基因的编码区发现了个单核苷酸多态 位点并详尽分析了这些与鸡黑色素性状的遗传关系旨在寻找调控鸡黑色素沉积的主效基因为更国家重点基础研究发展规划项目国家自然科学基金资助项目和国家杰出青年科学基金资助项目”通讯联系人 —收稿日期??接 受日期 万方数据 万方数据????生物化学与生物物理进展 的序列分析对引物扩增所得到的两种纯合基因型片段进行回收、克隆和测序结果表明型的序列与中的序列一致而型与型的序列相比有一个碱基发生了突变—位图并导致第位氨基酸的改变对于引物来说出现了种基因型是由个点突变造成的对两种纯合的基因型、的测序表明型的序列与中的序列一致而型与型的序列相比有一个碱基发生了突变位图并导致位氨基酸的改变基因型推测的是纯合子与的杂合子所以采取挑取多个克隆个的方法进行测序结果显示有个克隆的测序结果与 中的序列一致为基因型有个克隆的测序结果与基因型相比较有一个碱基发生了突变—位命名为基因型图但此处的突变是沉默突变没有引起所编码氨基酸的改变根据这个点突变分别对引物出现的种基因型进行分类然后对和处这个点突变的基因型分别进行统计分析 十十十女女术木丰车木术木木?木十木半奉十十十十女斗木十木女十 通过网站 —对突变前后蛋白的结构变化进行了预测结果显示突变与突变分别位于蛋白的第三与第七跨膜区突变导致蛋白上此位置的蛋白激酶磷酸化位点 丢失从而使上磷酸化位点由个减少为个与黑色素性状的关系鸡亲本群体中各单核苷酸多态位点的基因型分布引物与引物在资源家系鸡亲本代群体扩增片段检测到的基因型分布情况见表中国农业大学农业生物技术国家重点实验室建立的鸡的资源家系亲本代包括系与系两个系 万方数据生物化学与生物物理进展 系为明星肉鸡亲本其特征为白羽、白皮肤、内脏膜无色、肉色微红、活体胫色为黄色屠体胫色白色系为丝羽乌骨鸡亲本具有白羽、黑皮肤、活体与屠体胫色黑色、黑肉、黑色内脏膜的特征鸡代群体中基因型分布与黑色素性状的关系本实验中黑色素性状是以等级划分的具体记录的黑色素性状有肤色、活体胫色、屠体胫色、肉色、心脏膜色、肌胃膜色与骨膜色对资源家系鸡代群体进行各基因型的检测统计各黑色素性状中不同颜色组合的基因型分带 情部况并进行卡方独立性检验各黑色素性状中不同颜色组合的基因型分布结果见表卡方独立性检验结果表明处突变各基因型分布在不同肤色性状中差异显著处突变各基因型分布在不同肉色性状中差异显著处突变各基因型分布在不同活体胫色性状中差异显著但这处突变各基因型分布在其他黑色素性状中差异不显著 稍 一一。“。。一一一一一一——。„一一一—一一—一一一—————矿 —— ?浅浅黑色 浅黑 色 爿 讨论利用中国农业大学研究黑色素性状鸡的资源家系对基因的编码区进行了的检测并对这些检测到的个与肤色、胫色、肉色、内脏膜色等黑色素性状关系进行了卡方独立性检验结果显示处突变与鸡的肤色显著相关处突变与鸡的活体胫色显著相关处突变与鸡的肉色显著相关由此推测基因可能是鸡黑色素性状的候选主效基因或者与控制鸡黑色素性状的主效基因连锁色素表型的划分往往较为困难我们采取对黑色素性状记录时尽量分得细一些在对不同色素性状中各种颜色组合的基因型分布进行卡方独立性分析时我们根据不同色素性状的具体情况与卡方独立性检验准确性的需要把一些颜色组合合并到相关的颜色组合中去具体到在对处突变与肤色关系进行分析时由于家禽的白色与黄色肤色包括胫色本身主要是受类胡萝素基因控制的一对显隐性性状?引不属于基因所调控的黑色素系统另外本研究中资源家系鸡亲本群体鸡中白肤的明星肉鸡在白肤上是纯合的其纯繁的代后代群体的肤色不出现肤色的分离资源家系鸡代群体中出现较少的黄色肤色个可能是白肤鸡中皮下脂肪含量较高的个体所以我们把这些黄色肤色个体合并入白色肤色中进行分析。浅浅黑色的总数太少个分布到各基因 万方数据生物化学与生物物理进展 型中的个体更少影响卡方检验的准确性又加上其本身也是黑色与白色中间的过渡色所以把它合并到相似的表型浅黑色至于浅黑色肤色推测可能是鸡皮肤中表皮显性白基因对真皮黑色素稀释作用的结果?所以把它单独作为一个颜色组合来分析鸡皮肤与胫上黑斑 的形成原因至今仍不清楚可能与转座子的转座等遗传因素有关所以在分析时也尽量把其作为一个单独的颜色组合在对处突变与肉色进行分析时红色、黄色与白色肉色都是肉本色本研究中所测定的肌色均为胸肌肉色记录时的红、黄与白这几种肉色多与屠宰时放血干净与否等操作及环境因素有关不是遗传上的差异所致所以把它们合并在一起作为肉本色这一颜色组合来分析在分析处突变与活体胫色进行分析时黄色与白色胫由类胡萝卜素基因影响造成 的合并在一起进行分析绿胫可能是由于类胡萝卜素中的叶黄素与真皮黑色素的交互作用造成所以也单独作为一个颜色组合来分析真核生物基因编码区上核苷酸的突变往往会引起蛋白质结构的改变从而影响其功能本研究得到了鸡基因编码区上个单碱基突变其中有两处已经引起了所编码的氨基酸改变另一处是沉默突变它们均显示出与鸡黑色素性状显著相关其中突变导致了上一个蛋白激酶磷酸化位点的丢失是一类蛋白激酶在跨膜信号的传递过程中起着重要作用已有研究证实【与结合后诱导黑色素形成涉及蛋白激酶的磷酸化激活?以由此推测突变后受体上磷酸化位点的减少可能会影响到的激活从而影响鸡体内【一与结合后诱导黑色素的形成另外从资源家系鸡亲本群体中的基因型分布情况来看本研究所检测到基因编码区的处点突变在有广泛黑色素表型的乌骨鸡中与无黑色素表型的明星肉鸡中有极大的差异其中处突变与处突变在乌骨鸡中有较高的频率突变纯合子与杂合子总和分别达到与但在明星肉鸡中出现的频率却分别是很低仅有的突变杂合子和为零处突变杂合子本研究没有检测到突变纯合子在明星肉鸡中的频率是显著高于在乌骨鸡中的频率表由此初步推测基因的这处突变可能与鸡黑色素的沉积有关广泛的黑色素沉积是乌骨鸡特有的重要经济性状同时鸡又是研究鸟类遗传与发育理想的模式动物阐明其体内的黑色素沉积机理对研究乌骨鸡及整个鸟类黑色素的形成机制有重要的意义本研究的结果表明可能是控制鸡黑色素形成的主效基因这将为以鸡作为模型动物研究人类与其他动物的黑色素沉积、黑色素相关疾病的发生等分子机理奠定一定的理论基础致谢感谢中国农业大学动物科技学院张勤教授对本研究中实验数据的统计分析给予的帮助参考文献 — — — — —— — — — — — — —