【摘要】：超長鏈脂肪酸延伸酶(ELOVL)家族是催化包括長鏈多不飽和脂肪酸(LCPUFA)在內的脂肪酸鏈延伸反應中的限速步驟。雖然在哺乳動物中該基因家族,特別是其中的個別成員,如ELOVL2、ELOVL5和ELOVL6等的功能和調控機制已經(jīng)進行了深入的研究。然而,在家禽中ELOVL基因家族的研究鮮有報道。為了研究雞ELOVL基因家族的生物學特性和表達調控機制,本研究以盧氏綠殼蛋雞為試驗材料,首先,利用生物信息學分析手段,對雞ELOVL基因家族成員的起源進化和蛋白結構域進行了系統(tǒng)分析;其次,利用PCR和qPCR技術研究了ELOVL基因家族在蛋雞各組織中的時空表達規(guī)律;然后,利用雌激素處理的青年蛋雞和雞胚肝臟原代細胞模型,研究了ELOVL基因家族的表達調控機制;最后,利用雙熒光素酶報告系統(tǒng)和基因過表達、干擾等技術,分析了肝臟中miRNA對這一家族成員ELOVL5的表達調控機制。主要實驗結果如下:1.雞ELOVL基因家族的起源進化和蛋白質結構特性雞ELOVL基因家族有7個成員,都具有超長鏈脂肪酸延伸酶典型的ELO結構域和該家族的代表基序(HXXHH),該基序可能是其活性中心。其中ELOVL3和ELOVL6有6個跨膜區(qū)域,其他成員均有有7個跨膜區(qū)域。ELOVL基因家族的起源進化分析表明,ELOVL基因家族聚類到2大分支中,其中,ELOVL3和ELOVL6的起源進化關系較近,屬于旁系同源基因,推測其功能相似。而在另一大分支中,ELOVL2和ELOVL5、ELOVL1和ELOVL7基因的起源進化關系較近,也分別為旁系同源基因,推測它們分別具有相似的功能。ELOVL4與ELOVL2和ELOVL5基因起源進化關系較近,獨立起源于一古老基因,或與ELOVL2和ELOVL5旁系同源。進一步的基因組共線性分析表明,ELOVL基因家族中的ELOVL3基因在鳥類中的起源進化高度保守,其他成員在高等脊椎動物中的起源進化高度保守,在魚類等低等脊椎動物中的保守性較差,說明ELOVL基因家族成員可能分別起源于不同的古老基因。2.ELOVL基因家族在蛋雞各組織中的時空表達規(guī)律雞ELOVL基因家族中ELOVL1、ELOVL5、ELOVL6和ELOVL7在所有組織中廣泛表達,沒有組織特異性,這與機體內飽和脂肪酸的廣泛存在有關;ELOVL2基因在肝臟中顯著富集;ELOVL3基因在肺臟中高水平表達;ELOVL4在10周齡的肝臟、腺胃和腹脂中不表達,在30周齡的肝臟、心臟和胸肌中表達不明顯。雞ELOVL基因家族在不同發(fā)育時期肝臟、腎臟和腹部脂肪組織中的表達分析發(fā)現(xiàn),在肝臟組織中,ELOVL1基因在生長早期(5周齡)的表達水平顯著高于其他發(fā)育階段(p0.05),其可能與蛋雞早期的生長發(fā)育有關;ELOVL2、ELOVL5和ELOVL6基因在產(chǎn)蛋高峰期(30周齡)和35周齡時的表達水平顯著高于其他發(fā)育時期(p0.05),這可能是由于產(chǎn)蛋期脂肪代謝旺盛,機體對脂肪酸的需求升高。ELOVL7基因在不同發(fā)育時期的肝臟組織、腎臟組織和腹部脂肪組織的表達水平僅在35周齡時顯著升高(p0.05),而其他成員在腎臟和腹部脂肪中的表達水平均無顯著性變化。3.ELOVL基因家族的表達調控機制雌激素處理使得肝臟組織和雞胚肝臟原代細胞中的ELOVL1基因的表達水平顯著下調(p0.05),而ELOVL2、ELOVL4、ELOVL6和ELOVL7基因的表達水平顯著或極顯著上調(p0.05或p0.01),但是對ELOVL3和ELOVL5基因的表達無顯著影響,說明雌激素能夠調控ELOVL基因家族中的ELOVL1、ELOVL2、ELOVL4、ELOVL6和ELOVL7基因的表達。4.miRNAs對ELOVL5基因的表達調控用生物信息學分析方法預測與ELOVL5基因互作的miRNAs,并與課題組前期20周齡/30周齡肝臟組織miRNA轉錄組數(shù)據(jù)庫進行整合分析,鑒定出作用于ELOVL5基因的潛在靶向miRNA-218-5p。利用雙熒光報告系統(tǒng)驗證了ELOVL5基因與miRNA-218-5p的靶向關系,證明在正常生理狀態(tài)下,ELOVL5基因的表達受到miRNA-218-5p轉錄后水平的調控。綜上所述,雞ELOVL基因家族具有相同的功能結構域,都能夠催化脂肪酸的延伸反應,且各成員在進化過程中高度保守;ELOVL基因家族各成員在各組織中的表達模式不盡相同,說明各成員各自發(fā)揮重要的作用;在雞肝臟中,ELOVL1、ELOVL2、ELOVL4、ELOVL6和ELOVL7基因的表達受到雌激素的調節(jié),而ELOVL5基因的表達受到miR-218-5p轉錄后水平的調控。
【圖文】：

脫水和還原）的循環(huán)而發(fā)生（圖1-1），，每個循環(huán)添加 2 個碳[19]。 在第一步的縮合反應中，酰基輔酶 A（acyl-CoA）和丙二酰輔酶 A（malonyl-CoA）被 ELOVL 家族之一的 FA 延伸酶縮合為 3-酮脂酰輔酶 A（3-ketoacyl-CoA）[19]。 第二步是 NADPH 依賴性還原反應，由 3-酮脂酰輔酶 A 還原酶 KAR催化產(chǎn)生 3-羥基�；o酶 A（3-hydroxyacyl-CoA）[20]。第三步是脫水反應，有 3-羥酰輔酶A 脫水酶 HACD1-4 的其中之一催化完成[21]。由脫水反應所得到的 2,3-反式-烯酰 CoA（2,3-trans-enoyl CoA）最終通過反式-烯酰 CoA 還原酶 TER 還原為�；� CoA，此反應也是NADPH 依賴性的[19,20]。ELOVL 延伸酶家族是脂肪酸延伸合成的限速酶[22]，在調節(jié)脂質生

圖 3-1 雞 ELOVL 基因家族蛋白結構域分析Fig. 3-1 Analysis of protein domain of chicken ELOVL gene family表 3-3 雞 ELOVL 基因家族蛋白跨膜區(qū)域的位置Tab. 3-3 Position of protein transmembrane region of chicken ELOVL gene family蛋白蛋白跨膜區(qū)域的位置1 2 3 4 5 6 7ELOVL1 5-27 40-62 84-106 113-132 142-134 177-196 206-228ELOVL2 29-51 68-90 116-135 142-164 179-201 208-225 235-254ELOVL3 21-38 48-70 125-142 152-171 184-206 216-238ELOVL4 40-62 75-94 125-147 154-173 183-205 217-239 249-266ELOVL5 28-50 63-85 110-132 139-161 176-198 205-227 231-253ELOVL6 34-51 66-88 137-156 161-183 195-217 232-254ELOVL7 27-49 70-92 114-136 143-162 172-194 206-228 238-260
【學位授予單位】：河南農(nóng)業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：S831

【參考文獻】

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1 郎大田;張亞平;于黎;;核糖核酸酶基因超家族分子進化[J];遺傳;2014年04期

2 李穎;覃君慧;梁媛;馬小娟;信波;師建國;王瑞安;;雌激素調節(jié)人乳腺癌細胞CD147表達的研究[J];現(xiàn)代腫瘤醫(yī)學;2012年03期

3 邵偉;傅強;杜超;;ω-3多不飽和脂肪酸對嚴重腹腔感染病人細胞免疫功能的影響[J];腸外與腸內營養(yǎng);2011年01期

本文編號：2647488