奶牛生物钟基因CLOCK的真核表达载体构建、生物信息学分析及其组织表达谱

杨王浩, 王博, 刘薇, 高登科, 董浩, 张粉丽, 李超, 赵泓淙, 王逢博, 刘祖培, 靳亚平, 陈华涛

畜牧与兽医 ›› 2023, Vol. 55 ›› Issue (06) : 49-58.

奶牛生物钟基因CLOCK的真核表达载体构建、生物信息学分析及其组织表达谱

  • 杨王浩, 王博, 刘薇, 高登科, 董浩, 张粉丽, 李超, 赵泓淙, 王逢博, 刘祖培, 靳亚平, 陈华涛
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摘要

旨在克隆奶牛昼夜运动输出周期(circadian locomotor output cycles kaput, CLOCK)基因的蛋白编码区序列(coding sequence, CDS),构建该基因的真核表达载体,检测CLOCK基因在奶牛不同组织的相对表达丰度,并预测分析奶牛CLOCK蛋白的高级结构、理化性质及其功能特征。以奶牛肝脏组织cDNA为模板,通过PCR扩增奶牛CLOCK基因CDS区片段,利用同源重组法将其连接至pcDNA3.1-Puro-N-3HA载体;经酶切与测序鉴定后,将鉴定正确的质粒命名为pcDNA3.1-Puro-N-3HA-bCLOCK;将pcDNA3.1-Puro-N-3HA空质粒和pcDNA3.1-Puro-N-3HA-bCLOCK重组质粒分别转染至HEK293T细胞,通过蛋白质免疫印迹(Western blot)检测CLOCK蛋白的过表达效率;提取奶牛的心、肝、脾、肺等10个组织的总RNA并反转录为cDNA,以此为模板通过实时定量PCR(real-time quantitative PCR,qPCR)检测CLOCK基因在奶牛不同组织的表达变化;同时,利用生物信息学软件对奶牛CLOCK基因及其编码蛋白进行功能预测分析。琼脂糖凝胶电泳结果显示,成功克隆了奶牛CLOCK基因全长CDS区片段。酶切与测序结果显示,pcDNA3.1-Puro-N-3HA-bCLOCK真核表达载体构建成功。Western blot结果表明,该真核表达载体在HEK293T细胞中成功表达HA-CLOCK融合蛋白。qPCR结果表明,CLOCK基因在心、肝、脾、肺等10个组织中均有表达,其中在心脏表达最高,在小肠表达最低。生物信息学分析结果表明,奶牛CLOCK基因的CDS区与绵羊、山羊、骆驼的相似性较高;奶牛CLOCK蛋白由845个氨基酸组成,分子质量为95.12 kDa,无跨膜结构域与信号肽,为亲水性蛋白,二级结构中富含α-螺旋;奶牛CLOCK蛋白的三级结构与绵羊、人和小鼠的差异极小。结论:本研究成功克隆了奶牛CLOCK基因全长CDS区片段并构建了其真核表达载体,qPCR检测CLOCK基因在奶牛不同组织的表达谱,通过生物信息学预测分析CLOCK蛋白的结构与功能特性,为进一步探究奶牛CLOCK基因的生物学功能提供理论依据。

关键词

奶牛 / 真核表达载体 / 生物钟 / 生物信息学分析 / 表达谱

中图分类号

S823

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杨王浩, 王博, 刘薇, 高登科, 董浩, 张粉丽, 李超, 赵泓淙, 王逢博, 刘祖培, 靳亚平, 陈华涛. 奶牛生物钟基因CLOCK的真核表达载体构建、生物信息学分析及其组织表达谱. 畜牧与兽医. 2023, 55(06): 49-58

基金

陕西省农业农村厅省级农业专项基金项目[NYKJ-2021-YL(XN)10]; 国家自然科学基金面上项目(31771301);国家自然科学基金青年科学基金项目(31602125); 中国博士后科学基金第11批特别资助项目(2018T111112)

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