牛睪丸組織b-Boule基因表達的甲基化調控研究.pdf

1、Boule基因是DAZ基因家族成員之一，在哺乳動物精子發(fā)生過程中發(fā)揮重要的調控作用，Boule基因敲除的小鼠精子發(fā)生障礙并最終導致雄性不育。實驗室前期通過電子克隆和克隆測序獲得了牛DAZ家族基因（b-DAZL和b-Boule），并發(fā)現(xiàn)b-Boule基因在睪丸組織中特異表達，且黃牛、牦牛睪丸組織中的表達水平顯著高于種間雜種（犏牛）。目前關于DAZ家族基因在精子發(fā)生過程中的表觀遺傳學調控的研究主要集中在DAZL基因上，而關于Boule基因表

2、達調控方面的研究還未見報道。為了進一步研究犏牛睪丸組織中b-Boule基因低表達的調控機制，本文擬采用克隆測序技術獲得黃牛和犏牛睪丸組織中b-Boule基因啟動子區(qū)序列和基因內CpG島序列，采用亞硫酸氫鹽測序技術檢測黃牛和犏牛睪丸組織中b-Boule基因啟動子區(qū)和基因內CpG島甲基化水平的差異;構建啟動子區(qū)缺失表達載體，采用熒光素酶雙報告基因系統(tǒng)檢測b-Boule基因核心啟動子區(qū)的位置;體外甲基化試驗驗證啟動子區(qū)甲基化對b-Boule基

3、因表達的影響，以期從表現(xiàn)遺傳學角度分析犏牛睪九組織中b-Boule基因低表達的分子機制，為闡明犏牛雄性不育的機制提供理論依據(jù)。
　　 1.b-Boule基因的基因組序列分析
　　 根據(jù)實驗室前期獲得的b-Boule基因cDNA序列，在?；蚪M數(shù)據(jù)庫中進行BLAST搜索，獲得78878bp的黃牛b-boule基因的基因組序列（包括6kb的5'側翼序列和4kb的3'側翼序列）。電子染色體定位發(fā)現(xiàn)b-Boule基因定位于2號染

4、色體，與人BOULE和小鼠Boule基因在染色體間存在高度的保守同線性。基因組結構分析發(fā)現(xiàn)b-Boule含有11個外顯子和10個內舍子。通過生物信息學軟件預測發(fā)現(xiàn)在b-Boule基因5'端存在四個潛在轉錄起始位點，分別位于-236bp、-511bp、-725bp和-766bp(以起始密碼子ATG為+1).通過線軟件預測發(fā)現(xiàn)b-Boule基因存在2個典型的CpG島:一個位于5'端，長度為2229bp，貫穿于5'非編碼區(qū)、笫1外顯子和第1內

5、含子，另一個位于基因內部第5和第6外顯子之間，長度為992bp。
　　 2.b-Boule基因5'調控序列的克隆與啟動子活性分析
　　 通過PCR擴增和克隆測序獲得了黃牛和犏牛b-Boule基因5'端2400bp啟動子序列，同源分析發(fā)現(xiàn)，黃牛和犏牛b-Boule基因啟動子區(qū)核苷酸序列一致100％。首先，構建了4個雙熒光素酶缺失表達載體，瞬時轉染293細胞，結果發(fā)現(xiàn)在b-Boule基因-94bp至-364bp范圍內存在正調

6、控元件。為了進一步精確b-Boule基因啟動子活性中心，在-94bp至-364bp間又構建了3個熒光素酶表達載體，結果發(fā)現(xiàn)b-Boule基因核心啟動子位于-66bp至-172bp之間，長度為107bp。轉錄因子結合位點預測發(fā)現(xiàn)b-Boule基因啟動子區(qū)含有AP-2、Sp-1等轉錄因子結合位點，其中Sp1為甲基化敏感位點。
　　 3.黃牛和犏牛睪丸組織b-Boule基因CpG島甲基化分析
　　 采用亞硫酸氫鹽測序技術對黃牛

7、和犏牛睪丸組織b-Boule基因核心啟動子區(qū)DNA甲基化狀態(tài)進行了分析，結果發(fā)現(xiàn)在b-Boule基因核心啟動子區(qū)含有9個CpG位點，犏牛睪丸組織中b-Boule基因核心啟動子區(qū)DNA甲基化水平為45.56％(41/90)，極顯著高于黃牛(16.67％，15/90)(P＜0.01)，其中第6-8位CpG位點的甲基化水平差異更明顯（黃牛為13.67％，犏牛為83.33％），結合實驗室前期睪丸組織mRNA表達水平和組織學觀察結果，推測啟動子甲

8、基化在b-Boule基因的表達調控中發(fā)揮關鍵作用，犏牛b-Boule基因核心啟動子區(qū)的高甲基化可能與犏牛精子發(fā)生障礙、雄性不育有關。黃牛和犏牛睪丸組織b-Boule基因內CpG島甲基化狀況分析結果顯示:表明黃牛和犏牛睪丸組織b-Boule基因內CpG島DNA甲基化水平差異結果差異不顯著(P＞0.05)。
　　 4.b-Boule基因啟動子區(qū)體外甲基化分析
　　 為了進一步研究b-Boule基因核心啟動子區(qū)甲基化對b-Bo