雞肌肉生長相關(guān)基因的表達與肌苷酸關(guān)鍵酶基因網(wǎng)絡(luò)調(diào)控的構(gòu)建.pdf

1、本文選取中國地方雞種如皋黃雞和外來雞種隱性白羽雞種作為研究對象，利用Agilent表達譜芯片技術(shù)，分別對不同生長階段的如皋黃雞和隱性白羽雞肌肉組織中相關(guān)基因轉(zhuǎn)錄特性進行研究，著重分析了2、12周齡兩雞種肌肉組織的差異表達基因，并結(jié)合GO分析進行相關(guān)差異基因的生物功能分類，探討不同雞種肌肉組織中相關(guān)基因表達譜的差異及其聯(lián)系與規(guī)律，以期了解不同雞種肌肉組織的生長發(fā)育差異，為進一步探明影響雞肌肉生長發(fā)育的分子機制提供基礎(chǔ)。
　　 肌苷

2、酸(Inosine Monophosphate，IMP)是肉品中重要的風(fēng)味物質(zhì)，其在體內(nèi)的合成代謝過程十分復(fù)雜，肌苷酸關(guān)鍵酶基因包括:磷酸焦磷酸酰胺轉(zhuǎn)移酶(PPAT)，磷酸核糖氨基咪唑碳酸酵素(PAICS)，甘氨酰胺核苷酸合成酶(GAPS)，5-氨基咪唑核苷酸合成酶(AIRS)，甘氨酰胺核苷酸轉(zhuǎn)甲基酶(GART)，5-氨基咪唑-4-甲酰氨核糖核苷酸甲酰轉(zhuǎn)移酶(ATIC)，腺苷琥珀酸裂解酶(ADSL)，腺苷單磷酸脫氨酶(AMPD)。本文在

3、如皋黃雞基因芯片數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，運用Perl語言和皮爾森系數(shù)方程求解相關(guān)基因間線性關(guān)系，結(jié)合Cytoscape和GO將影響肌肉組織中肌苷酸關(guān)鍵酶相關(guān)基因的網(wǎng)絡(luò)調(diào)控圖進行了分析，構(gòu)建了影響IMP合成途徑中關(guān)鍵酶基因網(wǎng)絡(luò)調(diào)控圖，以期探明肌肉組織中IMP合成途徑中關(guān)鍵酶之間的相互作用機理，主要研究結(jié)果如下:
　　 1、同一雞種不同生長階段差異表達基因的比較
　　 (1)利用基因芯片技術(shù)，分析了不同生長階段下(2-12周齡)如皋黃

4、雞和隱性白羽雞肌肉組織基因的表達情況，獲得了13379個基因的差異表達動態(tài)圖譜。在如皋黃雞中，與2周齡相比(P＜0.001)，4周齡時有114個基因上調(diào)表達，127個基因下調(diào)表達;6周齡時有116個基因上調(diào)表達，101個基因下調(diào)表達;8周齡時有130個基因上調(diào)表達，110個基因下調(diào)表達;10周齡時有136個基因上調(diào)表達，118個基因下調(diào)表達;12周齡時有94個基因上調(diào)表達，114個基因下調(diào)表達。4周齡、12周齡時上調(diào)表達基因數(shù)量少于下調(diào)

5、表達基因的數(shù)量，而6周齡、8周齡、10周齡時上調(diào)表達基因數(shù)量明顯多于下調(diào)表達基因的數(shù)量;在隱性白羽雞中，與2周齡相比(P＜0.001)，6周齡時有72個基因上調(diào)表達，51個基因下調(diào)表達;10周齡時有42個基因上調(diào)表達，30個基因下調(diào)表達;12周齡時有44個基因上調(diào)表達，34個基因下調(diào)表達。3個生長階段，上調(diào)表達的基因數(shù)量均多于下調(diào)表達的基因數(shù)量。
　　 (2)將表達趨勢一致的基因歸為一類，所有基因可分為12類，相關(guān)系數(shù)大都集中在

6、0-1之間，如皋黃雞第6類與第7類相關(guān)系數(shù)為1，第3類與第7類，第4類與第8類之間相關(guān)系數(shù)為0;隱性白羽雞第1類與第2類，第6類與第3、7、11類相關(guān)系數(shù)均是0，而第6類與第5、10類，第8類與第12類相關(guān)系數(shù)均是1，可得到:生長發(fā)育過程中，隱性白羽雞表達量發(fā)生變化的基因之間的相關(guān)系數(shù)普遍高于如皋黃雞。
　　 2、不同時期(2周齡、12周齡)生長相關(guān)差異基因的表達
　　 (1)應(yīng)用表達譜芯片，對如皋黃雞和隱性白羽雞不同時

7、期肌肉組織抽提及純化的cRNA進行芯片雜交，并對基因表達譜進行分析，如皋黃雞在不同生長時期(2周齡和12周齡相比)共篩選出差異表達基因208條(P＜0.001)，其中已知功能基因108條，表達上調(diào)94條，表達下調(diào)114條;隱性白羽雞在不同生長時期(2周齡和12周齡相比)共篩選出差異表達基因78條(P＜0.001)，其中已知功能基因39條，表達上調(diào)44條，表達下調(diào)34條，經(jīng)GO分類，兩雞種篩選的基因主要涉及生長發(fā)育、分子代謝、免疫應(yīng)答、生

8、物合成、細胞通信以及蛋白質(zhì)合成與分解等相關(guān)基因，同時經(jīng)熒光定量PCR技術(shù)與蛋白質(zhì)組技術(shù)驗證，表達譜芯片結(jié)果可靠。在差異基因中包括一些未知的新基因，但具體的功能以及在雞生長發(fā)育、能量代謝等的過程所起到的作用需進一步驗證。
　　 (2)在差異基因中，如皋黃雞中共篩選出6條與生長發(fā)育相關(guān)差異基因，隱性白羽雞共篩選出1條差異基因。α-烯醇化酶基因(NM_205120)均參與如皋黃雞和隱性白羽雞生長發(fā)育過程，該基因在如皋黃雞和隱性白羽雞中

9、表達模式存在差異，其在如皋黃雞中4周齡時表達量最低，2周齡和12周齡表達量并無變化;而在隱性白羽雞中從2周齡到12周齡表達持續(xù)下降，推測α-烯醇化酶基因可能是影響雞早期生長性狀的候選功能基因:如皋黃雞中另外5個生長相關(guān)差異基因表達情況是:HOP同源體(HOPX)高度表達;adducin1(ADD1)、受體酪氨酸激酶2(DDR2)和細胞周期因子B2(CCNB2)基因表達趨勢保持平緩;胰島素樣生長因子1(IGF1)基因低度表達，表達水平持續(xù)

10、下降。
　　 3、肌苷酸相關(guān)基因網(wǎng)絡(luò)調(diào)控圖的構(gòu)建
　　 運用Perl語言和皮爾森系數(shù)方程求解相關(guān)基因的作用關(guān)系，結(jié)合Cytoscape軟件生成肌苷酸相關(guān)基因的網(wǎng)絡(luò)圖，結(jié)合如皋黃雞芯片數(shù)據(jù)構(gòu)建肌苷酸相關(guān)基因網(wǎng)絡(luò)調(diào)控圖，運用Cytoscape和GO將肌苷酸關(guān)鍵酶相關(guān)基因的網(wǎng)絡(luò)調(diào)控圖進行了功能分類。
　　 (1)通過相關(guān)系數(shù)模型分析肌苷酸相關(guān)基因之間的關(guān)聯(lián)程度，相關(guān)系數(shù)在0.75以上時，肌苷酸相關(guān)基因包括:PPAT，P

11、AICS，ADSL，AMPD，ATIC，GART，AIRS，GARS;相關(guān)系數(shù)在0.80以上時，肌苷酸相關(guān)基因包括:PPAT，ATIC，AMPD，GART，AIRS,GARS;相關(guān)系數(shù)大于等于0.85時，肌苷酸相關(guān)基因包括PPAT，AMPD，GART，AIRS，GARS;相關(guān)系數(shù)在0.90以上時，肌苷酸相關(guān)基因包括:AMPD，GART，AIRS，GARS,可得到:AMPD與GARS-AIRS-GART復(fù)合酶基因相關(guān)性最高，PPAT次之。

12、
　　 (2)對如皋黃雞肌苷酸8個關(guān)鍵酶基因表達情況的分析:在如皋黃雞肌苷酸含量的調(diào)控中，起較主要作用的可能是AMPD和ADSL基因。GART的表達趨勢與GARS、AIRS和AMPD的表達趨勢相反，但是由相關(guān)系數(shù)模型可得到GART、GARS、AIRS和AMPD的相關(guān)系數(shù)最高，表明8個關(guān)鍵酶之間存在正相關(guān)和負相關(guān)。
　　 (3)在6、10周齡肌苷酸含量最高時，此時AMPD、AIRS和GARS的表達量呈上升趨勢，對肌苷酸調(diào)控