美洲水貂(Neovisonvison)黑素皮质激素受体-1
2015-03-221R基因序列鉴定及生物信息学分析
(1R)基因序列鉴定及生物信息学分析
宋兴超,徐 超,岳志刚,王 雷,丛 波,刘琳玲,杨福合*
美洲水貂(Neovisonvison)黑素皮质激素受体-1
(MC1R)基因序列鉴定及生物信息学分析
宋兴超,徐 超,岳志刚,王 雷,丛 波,刘琳玲,杨福合*
(中国农业科学院特产研究所,吉林省特种经济动物分子生物学省部共建国家重点实验室,长春130112)
旨在探明美洲水貂黑素皮质激素受体-1(Melanocortin-1 receptor,MC1R)基因序列结构特征及其对皮毛颜色的调控机制。根据欧洲水貂MC1R基因(GenBank登录号:AB189820)核苷酸序列设计1对特异性引物,利用PCR及克隆技术测定美洲短毛黑水貂MC1R基因完整编码区序列(CDS),并对该序列进行了BLAST比对及生物信息学预测和分析。结果表明,获得的美洲水貂MC1R基因与欧洲水貂相似性为95%,为单一外显子基因,核苷酸序列长度为1 324 bp,包括部分5′UTR(188 bp)、CDS(954 bp)和3′UTR(182 bp),编码区碱基G+C含量高达66.04%,由CDS推导共编码317个氨基酸,预测的MC1R蛋白理论分子质量为34.49 ku,等电点(PI)为8.97,不稳定系数是36.63,属于弱碱性稳定蛋白质。进一步分析发现,美洲水貂MC1R基因编码的蛋白存在1个低复杂度结构域和7个典型的跨膜区,N-端不存在信号肽,定位于细胞质膜,具有典型的细胞膜受体结构。分子进化分析显示,美洲水貂与欧洲水貂亲缘关系较近,与二者均属鼬科、鼬属动物的传统动物分类学一致。美洲水貂MC1R基因的获取及序列结构特征分析为揭示其皮毛颜色多样性的分子遗传学机制奠定了详细的生物信息学基础。
美洲水貂;黑素皮质激素受体-1基因;皮毛颜色;跨膜区;生物信息学
水貂(Neovisonvison)属哺乳纲(Mammalia)、食肉目(Carnivore)、鼬科(Mustelidae)、鼬属(Mustela)、水貂亚属动物,在自然界水貂亚属动物有3个种,即欧洲水貂(Mustelalutreola)、美洲水貂(Neovisonvison)和海水貂(Mustelamacrodon,已绝种)[1]。目前,世界各地饲养的水貂均由野生美洲水貂驯养和培育而来。野生水貂全身被毛一致,呈深褐色,在家养条件下,称为标准貂。彩色水貂是深褐色标准貂的突变型,目前已出现30多个毛色突变基因(包括复等位基因),并通过各种组合,已增加到100余种[2]。水貂以其珍贵的毛皮和独特的皮张颜色等特点深受消费者青睐,由于利用水貂华丽的毛皮制裘,故在育种工作中十分重视毛色遗传及彩色新品种的培育,据常规杂交育种理论,彩色水貂根据色型可以分为黑色系、白色系、浅褐色系和灰蓝色系等4大类[3]。研究发现,动物皮肤及毛发的颜色主要由毛皮中黑色素细胞合成的真黑色素(黑与褐)和褐黑色素(红与黄)的比例及分布情况决定[4],黑素皮质激素受体-1(Melanocortin-1 receptor gene,MC1R)基因由毛色扩展位点(Extension,E)编码,属G-蛋白偶联受体-黑素皮质素受体(Melanorcortin receptors,MCRs)家族中的一员,主要在动物黑色素细胞中表达[5]。研究证实,MC1R基因变异与马[6]、牛[7]、家兔[8]、家犬[9]等哺乳动物的皮毛颜色及鸡[10]、鹌鹑[11]等禽类的羽色相关。然而,有关MC1R基因与水貂毛色关系的研究国内外未见报道。
本研究以MC1R基因作为影响水貂毛色性状的候选基因,对其进行克隆、测序及生物信息学分析,旨在为从分子水平深入解析水貂MC1R基因功能及进一步开展MC1R基因多态性与水貂毛色的相关性研究提供基础信息,同时也为水貂功能基因组学研究奠定分子遗传学依据。
1 材料与方法
1.1 取材
选取农业部长白山野生生物资源重点野外科学观测实验站毛皮动物实验基地雄性短毛黑水貂(66只)作为受试动物,水貂取皮时心采血5.0 mL,置于真空抗凝采血管中。
1.2 主要试剂
DL2000 DNA Marker、PCR产物纯化试剂盒、ExTaqDNA 聚合酶均购自大连宝生物公司;琼脂糖购自Promega公司。
1.3 基因组DNA提取
采用传统酚-氯仿抽提法[12]略加修改提取水貂血液基因组DNA,取5 μL用0.7%琼脂糖凝胶电泳检测完整性、含量及纯度,-20 ℃保存待用。
1.4 引物设计与合成
由于在GenBank中未检索到美洲水貂MC1R基因序列,因此本研究以GenBank数据库中欧洲水貂(登录号:AB189820)MC1R基因序列作为参照,将该序列在Ensembl数据库中雪貂(Mustelaputoriusfuro)全基因组序列进行搜索,获得一段2 000 bp的核苷酸序列,以该序列作为假定的美洲水貂MC1R基因序列,利用Primer Premier 5.0软件在完整编码区两端设计1对特异性引物,用于扩增美洲水貂MC1R基因,预计扩增长度为1 324 bp,由上海生工生物工程有限公司合成。引物序列:M1F:5′-TTAGTGGATTTTACCTGGATGGG-3′,M1R:5′-ATTGGCTTACTTGCTGTTTGTCTG-3′。
1.5 PCR扩增及克隆测序
反应体系25 μL:ExTaqDNA 聚合酶(5 U·μL-1) 0.25 μL,10×PCR Buffer(Mg2+Plus) 2.5 μL,dNTPs 2.0 μL,模板DNA 1 μL,上、下游引物(10 pmol·μL-1)各1 μL,灭菌去离子水17.25 μL。反应循环参数:94 ℃预变性5 min;94 ℃变性30 s,62 ℃退火30 s,72 ℃延伸82 s,35个循环;72 ℃延伸10 min;4 ℃保存。将目的片段经过切胶、回收纯化后送上海生工生物工程有限公司进行克隆测序。
1.6 序列鉴定与生物信息学分析
测序峰图用软件Chromas 2.3进行校对、整理,以确保序列无误;采用NCBI数据库的BLAST工具(http://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi)进行序列鉴定。通过BioEdit 7.0软件统计MC1R基因编码序列碱基含量;利用ProtParam在线工具(http://web.expasy.org/protparam/)预测推导MC1R蛋白分子质量、理论等电点等理化特性;采用PSORT II在线服务器和Softberry网站(http://linux1.softberry.com/)分析美洲水貂MC1R蛋白的亚细胞定位,用TMHMM 2.0(http://www.cbs.dtu.dk/services/TMHMM/)预测美洲水貂MC1R蛋白跨膜区,MC1R蛋白潜在功能基序利用在线工具Motif Scan(http://myhits.isb-sib.ch/cgi-bin/motif_scan)完成预测。美洲水貂MC1R蛋白二级结构预测采用PHD方法完成(http://npsa-pbil.ibcp.fr/cgi-bin/npsa_automat.pl?page=/NPSA/npsa_phd.html)。利用DNAStar 7.0软件包中的MegAlign程序对获取的美洲水貂等8个食肉目物种的MC1R基因编码区核苷酸及氨基酸序列进行相似性比对,并基于该基因编码氨基酸序列的比对结果采用非加权组平均法(Unweighted pair-group method with arithmetic means,UPGMA)对不同物种MC1R蛋白序列进行分子进化树的构建,分析物种间的进化关系。
2 结 果
2.1 血液基因组DNA提取
本试验提取了66只短毛黑水貂的血液基因组
DNA,取5 μL基因组DNA溶液用0.7%琼脂糖凝胶电泳检测(图1)。由图1可知,采用酚-氯仿抽提获得的基因组DNA条带清晰,大小约21 kb,无拖尾现象,说明DNA完整性较好,含量较高,符合PCR的要求。
M.DNA相对分子质量标准;1~10.水貂基因组DNAM.λ-DNA/EcoR Ⅰ+Hind Ш Marker;1-10.Genomic DNA of mink图1 水貂血液基因组DNA琼脂糖凝胶电泳Fig.1 Agarose gel electrophoretogram of genomic DNA for mink
2.2MC1R基因PCR扩增结果
以M1F和M1R作为上、下游引物,水貂血液基因组DNA为模板,进行PCR扩增,扩增产物经1.2%的琼脂糖凝胶电泳检测(图2),片段大小与预期设计扩增长度相吻合,条带单一、清晰,无拖尾,表明扩增效果较好,可用于后续克隆反应。
M.DNA 相对分子质量标准DL 2000;1.阴性对照;2~13.水貂MC1R基因产物M.DNA Marker DL 2000;1.Negative control;2-13.Products of MC1R gene图2 水貂MC1R基因PCR扩增产物电泳图谱Fig.2 Electrophoresis of the products of MC1R gene in mink
2.3MC1R基因鉴定
经过对纯化后的PCR产物进行克隆测序,获得了一条长度为1 324 bp的核苷酸序列,通过NCBI数据库BLAST检索,发现该序列189~1 142 bp与NCBI中公布的欧洲水貂(AB189820)MC1R基因1~954位核苷酸序列相似性达到95%,且189~1 078位核苷酸序列与白鼬(AB189829)1~890位存在97%的相似性(图3)。以其他物种MC1R基因序列为参考,发现水貂该基因完整编码区(CDS)序列长度也为954 bp,初步表明,本研究获得的序列就是水貂MC1R基因序列。序列已上传GenBank数据库,获得登录号: KJ152766。
图3 水貂MC1R基因核苷酸序列BLAST部分结果Fig.3 Partial results of BLAST for nucleotide sequence of mink MC1R gene
2.4 美洲水貂MC1R基因核苷酸及氨基酸序列结构特性
以其他物种MC1R基因序列结构作为参照,将经过BLAST鉴定正确的美洲水貂MC1R基因核苷酸序列分析后,表明获得的基因序列长度为1 324 bp,包括5′UTR(188 bp)、CDS(954 bp)和3′UTR(182 bp),ATG作为起始密码子,终止密码子为TGA,从NCBI下载的8种食肉目动物该基因CDS核苷酸组成表现为C>G>T>A,其中美洲水貂G+C含量最高(66.04%)(表1)。
表1 食肉目动物MC1R基因完整编码区序列碱基组成
Table 1 Base composition ofMC1R gene CDS among Carnivore
物种SpeciesGenBank登录号碱基组成/%Basecomposition核苷酸Nucleotide氨基酸AminoacidACGTA+TG+C美洲水貂N.visonKJ152766AHN9090813.3136.7929.2520.6533.9666.04欧洲水貂M.lutreolaAB189820BAE4715714.6836.5826.9421.8036.4863.52乌苏里貉N.procyonoidesHM852533ADR8190115.4134.3826.0024.2139.6260.38北极狐A.lagopusAJ786717CAH1074015.4134.2826.0024.3239.7360.27赤狐V.vulpesX90844CAA6234915.4134.5925.8924.1139.5260.48家猫F.catusFM877776CAT0057413.2136.1628.9321.7034.9165.09美洲虎P.oncaAY237396AAO6241313.3136.0628.8321.8035.1264.88美洲山猫H.yaguarondiAY237399AAO6241613.4236.1628.8321.5935.0164.99
美洲水貂MC1R基因CDS序列推导为氨基酸序列后,共编码317个氨基酸。ProtParam程序预测结果表明,美洲水貂MC1R基因编码的317个氨基酸中,包括13个酸性氨基酸(Asp、Glu),占4.1%,22个碱性氨基酸(Lys、Arg),占6.9%,73个极性氨基酸(Asn、Cys、Gln、Ser、Thr、Tyr),占23.0%,158个疏水性氨基酸(Ala、Ile、Leu、Phe、Trp、Val),占50.8%,可见美洲水貂MC1R蛋白中疏水性氨基酸的比例最高。美洲水貂MC1R蛋白化学分子式为C1583H2523N413O403S22,由4 944个原子组成,分子质量为34.49 ku,理论等电点(PI)为8.97,属于弱碱性蛋白;其消光系数在280 nm时为34 795,推导半衰期为30 h,不稳定指数为36.63,为稳定蛋白质(计算指数<40:稳定,计算指数>40:不稳定);脂肪系数为125.77,总平均亲水性系数为0.836,表明该蛋白是一种亲水蛋白。美洲水貂MC1R蛋白由20种氨基酸组成,其中Leu(50个,15.8%)和Val(38个,12.0%)含量丰富,Trp(4个,1.3%)含量最少,带正电氨基酸残基(Arg+Lys)为22个,带负电氨基酸残基(Asp+Glu)为13个。
2.5 美洲水貂MC1R蛋白亚细胞定位、跨膜区及重要功能基序预测
利用PSORT II在线服务器分析美洲水貂MC1R蛋白的亚细胞定位,结果表明,美洲水貂MC1R蛋白定位于细胞质膜(Plasma membrane)的可能性为65.2%,预测该蛋白定位于内质网(Endoplasmic reticulum)、液泡(Vacuolar)、高尔基体(Golgi)和细胞核(Nuclear)的可能性分别为17.4%、8.7%、4.3%和4.3%;Softberry网站预测显示,美洲水貂MC1R蛋白定位于细胞膜的分数为9.79(满分:10.00)。因此,综合上述2种预测结果,可以推断美洲水貂MC1R蛋白定位于细胞质膜。
TMHMM 2.0软件预测美洲水貂MC1R整个蛋白多肽链存在7个强跨膜区(第42~64、76~98、118~140、160~182、186~208、243~265和280~302位氨基酸),4个细胞外区(位于1~41、99~117、183~185和266~279位氨基酸)和4个细胞内区(位于65~75、141~159、209~242、303~317位氨基酸)(图4)。
小圆点表示与美洲水貂氨基酸序列一致,序列上面的o表示胞外区,t表示跨膜区,i表示胞内区,方框表示美洲水貂特异性氨基酸位点,粗方框表示N-糖基化位点Small dot is same site as Neovison vison MC1R,o shows outside regions,t shows transmembrane regions,i shows inside regions,square shows special locus in Neovison vison MC1R amino acid and bold square shows N-glycosylation sites图4 美洲水貂与另外7个食肉目物种MC1R基因编码氨基酸序列比较Fig.4 Comparison of the MC1R amino acid sequences between Neovison vison and other 7 Carnivora species
Motif Scan在线工具预测表明,美洲水貂MC1R蛋白潜在重要功能基序:1个G蛋白偶联受体家族信号(130~146位:SSLCFLGAIAVDRYISI),2个N-糖基化(N-glycosylation site)位点:15~18(NSTP)和29~32(NQTG),3个酪蛋白激酶-2磷酸化(Casein kinase II phosphorylation site:CK2)位点:39~42(SVPD)、52~55(SVLE)和308~311(TLQE),5个N-豆蔻酰化(N-myristoylation site)位点:12~17(GSLNST)、43~48(GLFLCL)、78~83(GCLAAS)、126~131(GAVVSS)和172~177(GVLAGA),1个蛋白激酶C磷酸化(Protein kinase C phosphorylation site)位点:236~238(SLK),1个G蛋白偶联受体家族标志位点:55~298位氨基酸,1个G蛋白偶联受体化学感受因子:46~86位氨基酸。
2.6 美洲水貂MC1R蛋白二级结构分析
PHD方法预测表明,美洲水貂MC1R蛋白二级结构由65.93%(209个)的α-螺旋(Helix)、8.83%(28个)的延伸直链(Extended strand)和25.24%(80个)的无规则卷曲(Random coil)组成,可知α-螺旋为美洲水貂MC1R蛋白主要二级结构元件。对美洲水貂与欧洲水貂、乌苏里貉、北极狐、赤狐、家猫、美洲虎和美洲山猫等食肉目物种的MC1R蛋白二级结构进行比较,结果显示(表2),家猫的MC1R蛋白α-螺旋比例(71.61%)在7个食肉目物种中最高,美洲水貂无规则卷曲含量高于其他物种,而延伸直链在赤狐中比例最高(14.83%)。
表2 美洲水貂与其他7个食肉目物种MC1R蛋白二级结构预测
Table 2 Prediction of MC1R protein secondary structure amongMustelavisonand other 7 Carnivore species
物种Speciesα-螺旋Alphahelix无规则卷曲Randomcoil延伸直链Extendedstrand数量/个Number比例/%Percentage数量/个Number比例/%Percentage数量/个Number比例/%Percentage美洲水貂N.vison20965.938025.24288.83欧洲水貂M.lutreola22570.987022.08226.94乌苏里貉N.procyonoides22069.407022.08278.52北极狐A.lagopus21467.516420.193912.30赤狐V.vulpes20765.306319.874714.83家猫F.catus22771.616219.56288.83美洲虎P.onca21768.456219.563811.99美洲山猫H.yaguarondi21266.886721.143811.99
2.7 不同物种MC1R基因序列相似性比较及分子进化分析
经过DNAMAN软件比对,美洲水貂与欧洲水貂、乌苏里貉、北极狐、赤狐、家猫、美洲虎和美洲山猫MC1R基因编码区序列核苷酸序列相似性在84.38%~94.34%,推导氨基酸序列相似性为80.76%~90.54%,详见表3。
表3 美洲水貂与其他7个食肉目物种MC1R基因序列相似性比较
Table 3 Similarity comparison of the coding region sequence inMC1R gene amongMustelavisonand other 7 Carnivora species %
序列Sequence欧洲水貂M.lutreola乌苏里貉N.procyonoides北极狐A.lagopus赤狐V.vulpes家猫F.catus美洲虎P.onca美洲山猫H.yaguarondi核苷酸Nucleotide94.3484.9184.5984.3886.6987.2186.90氨基酸Aminoacid90.5482.3381.3980.7683.2883.9183.28
在使用DNAStar 7.0软件包中的MegAign程序对美洲水貂和其他7个食肉目物种MC1R基因氨基酸序列进行比对分析的基础上(图4),用View中的Phylogenetic Tree可以得到基于该基因氨基酸序列不同物种的分子系统进化树(图5,分支节点处数字为1 000次Bootstrop检验的支持百分比)。从图中可以看出,7个食肉目物种形成3大分支,鼬科、犬科和猫科,其中美洲水貂和欧洲水貂同属鼬科、鼬属处在一个分支,乌苏里貉、北极狐和赤狐因同属犬科而聚为一类,第三个分支为家猫、美洲虎和美洲山猫(猫科)。这与NCBI中物种传统的形态学及生化特征分类的进化地位基本一致,该结果暗示MC1R基因可适于物种分子进化研究。
Panthera onca.美洲虎;Herpailurus yaguarondi.美洲山猫;Felis catus.家猫;Nyctereutes procyonoides.乌苏里貉;Vulpes lagopus.北极狐;Vulpes vulpes.赤狐;Mustela vison.美洲水貂;Mustela lutreola.欧洲水貂图5 8个食肉目物种MC1R基因编码氨基酸序列分子进化树Fig.5 Molecular phylogenetic tree based on the MC1R amino acid sequence among 8 Carnivora species
3 讨 论
3.1 美洲水貂MC1R基因结构特性
根据GenBank数据库已知哺乳动物序列信息,利用与美洲水貂亲缘关系最近的欧洲水貂MC1R基因核苷酸序列,设计1对特异性引物进行PCR扩增,成功获得美洲水貂MC1R基因完整编码区序列。BLAST鉴定结果表明,该序列与欧洲水貂和白鼬同源序列相似性分别为95%和97%,初步证明,本研究所获得的序列为美洲水貂MC1R基因序列。进一步分析显示,美洲水貂MC1R基因与乌苏里貉[13]、北极狐[14]等犬科动物结构相似,基因内部无内含子,为单外显子。序列结构特征分析显示,美洲水貂MC1R基因长954 bp,共编码317个氨基酸,具有7个跨膜结构域,4个细胞外区和4个细胞内区,呈典型的细胞表面受体样结构。同时,Softberry 服务器也预测MC1R蛋白定位于细胞质膜。在其他哺乳动物中的研究表明,MC1R基因为细胞膜表面受体,与α-黑色素细胞刺激素(α-MSH)结合,通过G蛋白激活腺苷酸环化酶,导致细胞内cAMP含量上升,cAMP活化色素生成中的酪氨酸激酶,诱导真黑色素的合成,形成黑色被毛[15]。这与本研究通过生物信息学预测美洲水貂MC1R蛋白为定位于细胞质膜上的受体结果一致。由此也再一次从氨基酸序列角度证明本研究获得的核苷酸序列就是美洲水貂MC1R基因序列。
3.2MC1R基因分子进化及其氨基酸变异位点与水貂毛色相关性分析
本研究获得的美洲水貂MC1R基因编码区核苷酸序列和推导的氨基酸序列与GenBank中已报道的欧洲水貂、家猫等猫科及乌苏里貉等犬科动物分别比对后,结果表明,其与欧洲水貂的相似性最高,核苷酸相似性为94.34%,氨基酸序列相似性达到90.54%;其次与猫科动物核苷酸相似性为86.69%~87.21%,氨基酸序列相似性为83.28%~83.91%;与犬科动物相似性最低。由此说明美洲水貂与欧洲水貂的亲缘关系最近,这与利用MC1R基因编码氨基酸序列构建的UPGMA进化树[14]得到的聚类结果一致,美洲水貂和欧洲水貂均属鼬科、鼬属动物,它们聚为一类与其本身的生理特性及NCBI中经典动物系统分类是相吻合的。另外,从氨基酸序列比对水平上,本研究发现,美洲水貂存在13个特异性变异位点,分别为第9、47、82、99、118、128、168、172、178、189、200、281和291位氨基酸,其中第9和99位突变位点存在于细胞外区,其余11个位点分别位于不同的跨膜区内。118位点由酸性的天冬氨酸(Asp:D)突变为非极性的甘氨酸(Gly:G),128位点由极性的蛋氨酸(Met:M)突变为非极性的缬氨酸(Val:V),这2处突变发生在MC1R受体蛋白的第3跨膜区外端,其突变可能会改变该受体的等电点(PI)或亲、疏水平衡值,进而影响该受体与α-MSH等配体的结合能力,进一步导致真黑色素合成含量下降,影响黑色素的沉积,形成稀释毛色。172位点由极性的丝氨酸(Ser:S)突变为非极性的甘氨酸(Gly:G),位于第4跨膜区;而281位点由极性的天冬酰胺(Asn:N) 突变为碱性的组氨酸(His:H),位于第7跨膜区。同样,这些突变位点仅存在于美洲水貂中,推测可能会影响MC1R蛋白的空间构象,也可能作为下游信号分子的一个结合位点。其余特异性位点仅仅是同性质氨基酸的改变,或者是美洲水貂MC1R基因特有的位点。今后应重点对这些可能影响MC1R蛋白功能的突变位点与水貂不同毛色的相关性进行深入分析,为从分子水平阐明水貂皮毛颜色的遗传学机制以及加快毛皮动物育种进展奠定理论基础。
4 结 论
本研究通过PCR扩增和克隆测序获得了美洲水貂MC1R基因1 324 bp的核苷酸序列,该序列仅有1个外显子,编码序列长954 bp,共编码317个氨基酸。美洲水貂MC1R蛋白多肽链存在1个低复杂度结构域和7个典型的跨膜区,具有典型的细胞膜受体结构。编码区核苷酸及推导氨基酸序列的相似性比对及分子进化均显示,美洲水貂与欧洲水貂具有较近的亲缘关系。美洲水貂MC1R基因的鉴定及序列分析为进一步揭示其皮毛颜色多样性的分子遗传学机制奠定了详细的生物信息学基础。
[1] 国家畜禽遗传资源委员会.中国畜禽遗传资源志-特种畜禽志[M].北京:中国农业出版社,2012:220-255. National Livestock Genetic Resources Commission .Animal Genetic Resources in China Other Animals[M].Beijing:China Agriculture Press,2012:220-255.(in Chinese)
[2] 佟煜仁,张志明.图说毛皮动物毛色遗传及繁育新技术[M].北京:金盾出版社,2009:18-27. TONG Y R,ZHANG Z M.Figure for coat color genetics and new reproductive technology of fur animals[M].Beijing:Jindun Publishing House,2009:18-27.(in Chinese)
[3] 华 盛,华树芳.毛皮动物高效健康养殖关键技术[M].北京:化学工业出版社,2009:2-8. HUA S,HUA S F.The key technologies for efficient and healthy farming in fur animal[M].Beijing:Chemical Industry Press,2009:2-8.(in Chinese)
[4] 任玉红,杨 刚,范瑞文,等.黑素皮质激素受体1(MC1R)在不同毛色羊驼皮肤组织中的表达与定位研究[J].畜牧兽医学报,2012,43(7):1049-1055. REN Y H,YANG G,FAN R W,et al.Expression and immunolocalization of melanocortin receptor 1(MC1R) in alpaca skin with different coat color[J].ActaVeterinariaetZootechnicaSinica,2012,43(7):1049-1055.(in Chinese)
[5] ROBBINS L S,NADEAU J H,JOHNSON K R,et al.Pigmentation phenotypes of variant extension locus alleles result from point mutations that alter MSH receptor function[J].Cell,1993,72(6):827-834.
[6] MARKLUND L,JOHANSSON MOLLER M,SANDBERG K,et al.A missense mutation in the gene for melanocyte-stimulating hormone receptor(MC1R) is associated with the chestnut coat color in horses[J].MammGenome, 1996,7(12):895-899.
[7] KLUNGLAND H,VAGE D I,GOMEZ-RAYA L,et al.The role of melanocyte-stimulating hormone(MSH) receptor in bovine coat color determination[J].MammGenome,1995,6:636-639.
[8] FONTANESI L,TAZZOLI M,BERETTI F,et al.Mutations in the melanocortin 1 receptor(MC1R) gene are associated with coat colours in the rabbit(Oryctolaguscuniculus)[J].AnimGenet,2006,37(5):489-493.
[9] NEWTON J M,WILKIE A L,HE L,et al.Melanocortin 1 receptor variation in the domestic dog[J].MammGenome,2000,6:24-30.
[10] KERJE S,LIND J,SCHUTZ K,et al.Melanocortin 1-receptor(MC1R) mutations are associated with plumage colour in chicken[J].AnimGenet,2003,34(4):241-248.
[11] NADEAU N J,MINVIELLE F,MUNDY N I.Association of a Glu92Lys substitution in MC1R with extended brown in Japanese quail(Coturnixjaponica)[J].AnimGenet,2006,37(3):287-289.
[12] SAMBROOK J,FRITSCH E F,MANIATIS T.Molecular Cloning(Second edition)[M].New York,Cold Spring Habor Laboratory Press,1989:264-468.
[13] HAN J,YANG H,JEUNG E B,et al.Altered expression of melanocortin-1receptor(MC1R) in a yellow-coloured wild racoon dog(Nyctereutesprocyonoides)[J].VetDermatol,2012,23:187-191.
[14] LIU Z Z,GONG Y F,FENG M S,et al.Bioinformatics analysis of Melanocortin-1 receptor gene for silver fox and other species[J].JAnimVetAdv,2012,11(7):1000-1006.
[15] SANCHEZ M J,OLIVARES S C,GHANEM G,et al.Loss-of-function variants of the human melanocortin-1 receptor gene in melanoma cells define structural determinants of receptor function[J].Biochem,2002,269:6133-6141.
(编辑 郭云雁)
Identification and Bioinformatic Analysis on Melanocortin-1 Receptor Gene(MC1R)of American Mink(Neovisonvison)
SONG Xing-chao,XU Chao,YUE Zhi-gang,WANG Lei,CONG Bo,LIU Lin-ling,YANG Fu-he*
(StateKeyLaboratoryofSpecialEconomicAnimalMolecularBiology,InstituteofSpecialAnimalandPlantSciences,ChineseAcademyofAgriculturalSciences,Changchun130112,China)
In order to explore the sequence structure ofMC1R gene and its regulating mechanism on coat color of American mink.One pair special primer was designed according to theMC1R gene ofMustelalutreola(Accession No.:AB189820) published in GenBank.The complete coding sequence(1 324 bp) ofMC1R gene were obtained by PCR and cloning technique from the blood total DNA ofNeovisonvison,then the structural characteristics of nucleotide and amino acid sequence were predicted and analyzed by bioinformatics method.The results showed that the sequence of American minkMC1R gene consisted of one single exon,partial of 5′UTR(188 bp) and 3′UTR(182 bp),and it contained an open reading frame of 954 bp,which encoded 317 amino acids.The estimated molecular weight ofMC1R protein was 34.49 ku,with a isoelectric point of 8.97 and 36.63 in instability index,belonging to the weakly stable basic protein.Further structure prediction indicated that theMC1R protein had one simple domain,7 transmembrane domains and no signal peptide at N-terminal,it was located on plasma membrane.The similarity comparison and phylogenetic tree indicated that the evolution distance of American minkMC1R was the most homogeneous toMustelalutreola(95%) belong to Mustelidae family.Identification and sequence analysis of American minkMC1R gene would lay the bioinformatics foundation for further investigating correlations between polymorphisms ofMC1R gene and coat color phenotype in mink.
American mink;MC1R gene;coat color;transmembrane domain;bioinformatics
10.11843/j.issn.0366-6964.2015.05.010
2014-07-11
国家重点基础研究发展计划-973项目(2012CB722907);水貂优良种质资源及选育技术引进-948项目(2014-Z8)
宋兴超(1982-),男,河北保定人,博士生,助理研究员,主要从事特种经济动物遗传育种研究,E-mail:songxingchao@caas.cn
*通信作者:杨福合,研究员,博士生导师,主要从事特种经济动物种质资源收集、评价及遗传育种研究,E-mail:yangfh@126.com
S865.22
A
0366-6964(2015)05-0752-08