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猪PPARs基因组织表达特性的研究

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2006年第42卷第19期 Genetics and Breeding.目圃 猪PPARs基因组织表达特性的研究 孔路军 ,王爱国t ,傅金恋1.2,张毅良,,王晓风 (1 中国农业大学动物科技学院,北京100094;2.农业部动物遗传育种重点开放实验室,北京100029) 100094; 3.北京市农业局畜牧兽医管理处,北京摘要:以成年母猪为研究材料,采用RT—PcR半定量法对猪PPAR ̄、 /6和 基因组织表达特点进行了研究。结 果表明:在检测的18种组织中除胰腺组织外,3种PPAR亚型在其他17种组织中均有表达。表达量高低依次为 PPAR ̄,子宫绒毛膜>皮下脂肪>卵巢>大肠>脾脏>大脑>肾上腺>心脏>肺>小肠>脊髓>子宫蜕膜>胃>肝脏>背最 长肌>膀胱>肾脏;PPARB,子宫绒毛膜>卵巢>大肠>脾脏>肝脏>胃>皮下脂肪>大脑>肺>。肾上腺>子宫蜕膜>脊髓> 背最长肌>心脏>。肾脏>小肠>膀胱;PMR ,背最长肌>皮下脂肪>卵巢>脾脏>肺>大肠>膀胱>子宫绒毛膜>子宫蜕 膜>心脏>胃>肝脏>肾脏>大脑>脊髓>。肾上腺>小肠。3种亚型P R在卵巢和/或子宫绒毛膜中都有较高的表达, 提示它们与猪的繁殖性能相关。 关键词:畜牧、畜医科学基础学科;过氧化物酶体增殖物激活受体;组织;RT—PCR;猪 中图分类号:¥828.2 文献标识码:A 文章编号:0258—7033(2006)19—0001—04 自Issemann等…首先发现过氧化物酶体增殖物 激活受体(peroxisome proliferators—activated receptor, PPAR)以来,PPARs在机体内所表现出的重要生物 (Invitrogen)提取总RNA,并用无RNase的DNase(Life Technologies)处理所有总RNA样品以去除样品中的 DNA。用1.O%变性琼脂糖凝胶电泳检测RNA的完整 性和纯度,并检测OD值来确定RNA浓度。最后调整 学功能(如与脂类代谢、免疫反应、动脉硬化、肥胖、糖 尿病、肿瘤以及炎症反应等有关)已引起了广泛的关 注。根据结构及功能特点,PPARs可分为PPARot、 (或 卢)及 3种亚型,由各自的基因编码[21。与该3种亚型 各组织样总RNA浓度至2 xIg/XIL后分装保存于一70 ̄C 备用。 1.2引物设计与合成采用Oligo 6.0软件,分别以猪 的生物学功能一致,它们的表达具有组织特异性。目前 已在非洲爪蟾、大鼠、小鼠、兔、人、牛、鸡以及羊的多种 组织中检测到了PPARs的存在,且在大多数组织细胞 中PPARot、8和 是共表达的,但表达水平相差悬殊。 然而有关该3种亚型在猪的不同组织中的表达情况研 究较少,目前尚不十分清楚。故本研究旨在弄清PPARs 的组织表达特点和规律,从而为进一步研究猪PPARs 的生理功能提供基础资料。 1材料与方法 GAPDH基因mRNA序列和克隆获得的猪PPARot、8和 基因mRNA序列为模板设计引物,并由北京奥科生 物公司合成,见表1。 1.3 RT—PCR扩增 1.3.1 cDNA的合成在O.2 mL薄壁PCR管中加 入提取的总RNA(2pg/xiL)1 IXL,Oligo(dT)18引物 (25 pmol/uL)1IXL,10 mmo]/L dNTPs mix 2 IXL,双蒸 水2O L,混匀后稍离心,70℃反应5 min后立即放冰 上速冷1 min。再依序加入5 X PCR buffer 8 IXL,RNa selN2IXL,0.1 mol/LDTY2IXL和双蒸水2IXL,混匀后稍离 1.1总RNA的提取与处理屠宰3头平均日龄为 心.42℃反应5 min后再加入M—MLV反转录酶2 uL(In— vitrogen),于42℃反应60min,最后于7O℃反应15min终 343 d的长荣(长白猪X荣昌猪)初产母猪,迅速取大 脑、脊髓、心脏、肝脏、脾脏、肾脏、肺、胃、胰脏、大肠、小 止反应。合成的cDNA保存于一2O℃备用。 1.3.2 PCR反应以反转录合成的cDNA为模板,分 别PCR扩增PPARot、8、 和GAPDH目的片段。采用 25 L反应体系,即双蒸水17.3IXL,10XBuffer2.5 L,10 mmol/L dNTPs 2.0 IXL,上下游引物(10 pmol/uL)各0.6 XIL,cDNA模板1.5 XIL,Taq聚合酶(5 U/XIL)05 XIL。PCR 反应条件:97℃预变性5 min后进行3O次循环(95 oI二 肠、膀胱、肾上腺、卵巢、子宫绒毛膜、子宫蜕膜、皮下脂 肪和背最长肌等18种组织样存于液氮中。用TRIzol 收稿日期:2006—04—12;修回日期:2006—05—25 基金项目:国家高技术研究发展计划项目(2002AA242031)和 国家自然科学基金项目(30571322) 通讯作者 中固亳牧豫急● 维普资讯 http://www.cqvip.com

圆・Genetics and Breeding 2006年第42卷第19期 表1 RT—PCR引物及PCR扩增产物长度 30 S,退火温度PPARa、6、 和GAPDH分别为59.0、 统计软件包进行ANOVA分析,并进行同一基因不同组 59.5、57.5和57.0℃30 S,72℃1 min),72℃延伸1O 织表达量Duncan氏多重的比较,结果以X+SE表示。 min,降温至4℃停止反应并于一2O℃保存。 1.4 琼脂糖凝胶电泳检测 分别取目的基因和 2结果 GAPDH的RT-PCR产物各4 在1.5%琼脂糖凝胶 2.1 总RNA提取结果所有样品的总RNA均显示 中于5 V/cm电压条件下电泳45 min左右。电泳结束 出两条清晰、一条较浅的条带,分别为28S、18S和5S 后,在凝胶成像仪(Bio—Rad)上观察并拍照。应用 rRNA(图1),其中28S rRNA条带的亮度比18S rRNA LabImage version 2.7.1和Glyko BandScan version 5.0凝 条带的强,且没有DNA及其他明显的杂带,表明总 胶图扫描分析软件对PPARa、6、 和GAPDH的 RNA纯度很高且无降解。所有样品的总RNA(无酶 RT—PCR结果进行比较分析,以确定目的基因在各组 DEPC处理水溶解)的OD姗值与OD瑚值的比值均在 织样中相对于持家基因表达量的相对值。 1.6—2.0之间。表明所提取的总RNA可以用于mRNA 1.5统计分析半定量处理后的数据采用SPSS 10.0 的表达谱分析。 l 2 3 4 5 6 7 R 9 ln ll l2 l3 l4 l5 16 l7 1R 28S 18S 5S 注:1—18泳道分别为1.大脑,2,膀胱,3.肺,4.肾上腺,5.胃,6.脾脏,7.心脏,8.大肠,9.肝脏,1O.小肠,11.肾脏,12.胰腺,13.脊髓,14,皮下脂肪,15.卵巢 16.子宫绒毛膜,17.子宫蜕膜,18.背最长肌。下图同 图l总RNA的提取结果 2.2 PPARa在猪不同组织表达的RT—PCR检测结 2.4 删R 在猪不同组织表达的RT—PCR检测结 果 从图2一A可以看出,除胰腺没有PPARa扩增 果 R 检测结果由图2一C和表2可以看出, 条带外,其余17种组织中都有PPARa mRNA的表 PPARy的表达量以背最长肌、皮下脂肪、卵巢和脾脏 达,但表达丰度存在明显的差异(表2)。其中,以子宫 组织中的较高,相对表达量值分别为1.45、1.19、1.1和 绒毛膜、皮下脂肪、卵巢、大肠和脾脏组织的表达量较 1.09;而其他表达组织相对丰度较小,且胰腺组织中没 高,相对表达量值分别为2.74、2.09、1.79、1.27和1.O9; 有发现有删R 的表达,而小肠、脊髓和肾上腺组织 而其他表达组织相对表达量较小。 中的表达量相对比较低,未超过0.3。这表明,尸 R 2.3 PPAR6在猪不同组织表达的RT—PCR检测结 在猪不同组织中的表达同样具有组织差异性。 果 由图2一B和表2可以看出,PPAR6除胰腺没有扩 增条带外,以膀胱、小肠和肾脏的表达量最少,分别为 0.27、0.38和0.38;而子宫绒毛膜、皮下脂肪、卵巢、大 肠和脾脏组织的表达量较高,相对表达量值分别为 PPAR 1.64、1.51、1.51和1.43 GAPDH o中固亳牧东急 维普资讯 http://www.cqvip.com

2006年第42卷第19期 Genetics and Breeding.圈衄3讨G PDH PPAR  论 3.1基因表达的半定量问题No ̄hern blot常被用于 基因的定量表达检测,它的优点是准确可靠,但除了费 用较高之外,其操作麻烦,灵敏度相对较低,并受操作 过程的影响,所以较适合作定性的研究网。RT—PCR法 包括定量PCR法和半定量PCR法。因具有较高的灵 R6 cAPDH 敏度(理论上只要有一个单拷贝cDNA模板即可完成 扩增)且操作简单,所以也被广泛用于基因表达的定量 注:PPARa 、y和GAPDH的PCR产物大小分别为642、605、262和453 bp;M为100bp M ̄ker 研究。定量PCR法又由于对仪器设备(如MJ Research 公司和ABI公司的实时荧光定量PCR仪)和样本处理 图2猪PPARa、6和 在不同组织中的表达结果 表2猪PPAP ̄、6和 在不同组织中的相对表达量 注:表中数据为相对于持家基因GAPDH表达量的相对值;相同基因不同组织在同行肩标不同小写字母者表示差异显著(P<0.05),不同大写字母者表示差 异极显著(P<0.01) (需要探针或专用PCR试剂盒)的要求高,所以在一般 实验室条件下难以操作。然而,半定量PCR法只需要 肝脏、背最长肌、膀胱和肾脏组织。然而,在成年小鼠和 大鼠中,除了棕色脂肪以外,PPARa还较高表达于肝 脏、肾脏、心脏、胃、肾上腺和骨骼肌网。孟和等同采取 RT—PCR半定量法检测鸡的10种组织发现,PPARa较 选择一个比较标准(如持家基因GAPDH, 一actin等) 即可检测。本实验中,通过设置3个重复,并采用 LabImage ve ̄ion 2.7.1和Glyko BandScan version 5.0两 高表达于脑、肺、肾脏、心脏和小肠,中等程度表达于 胃、肝脏和脂肪,较低表达于脾脏,但胸部肌肉无表达。 而对于人类,PPARa在心脏、肾脏、骨骼肌和大肠中的 种电泳凝胶图扫描分析软件进行分析,结果发现所获 得的数据重复性很高,说明以这种方式可最大程度地 消除半定量PCR法的实验误差,得到尽可能准确的经 表达较高圈,但在肝脏中的表达较啮齿类低昀。PPAR在 猪的多种组织中都有表达,其中以子宫绒毛膜、卵巢、 大肠、脾脏、肝脏和胃中的表达较高,中等表达于皮下 脂肪、大脑、肺和肾上腺组织,而以子宫蜕膜、脊髓、背 过同标准比较并修正的相对值。此外,PCR反应的循环 数均在各基因出现反应平台期前(30个循环)结束,从 而消除了因进入PCR反应平台期而导致的表达量的 差异。 3.2删 在猪不同组织中的表达PPAR、 和 最长肌、心脏、肾脏、小肠和膀胱组织中表达相对较低。 略微有别的是 在背最长肌、皮下脂肪、卵巢、脾 脏、肺和大肠中表达相对较高,中等表达于膀胱、子宫 绒毛膜、子宫蜕膜和心脏组织,而在胃、肝脏、肾脏、大 这3种亚型不仅在结构及功能上存在差异,而且在不 同组织中的表达量也有较大的差别。研究中,发现3种 PPAR亚型除了胰腺组织外,其余17种检测组织中都 有表达。其中,PPAR较高表达于子宫绒毛膜、皮下脂 肪和卵巢,中等程度表达于大肠、脾脏、大脑、肾上腺、 心脏和肺组织,较低表达于小肠、脊髓、子宫蜕膜、胃、 脑、脊髓、肾上腺和小肠中表达较低。这与Gfindflek等 f7】在猪、Braissant等嘲和Mansen等凹在鼠中的检测结果 相似,即 主要在猪的脂肪组织和脾脏中表达。 然而,孟和等[3睬用RT—PCR半定量法在鸡的肝脏和肌 中固亳牧东患● 维普资讯 http://www.cqvip.com

・Genetics and Breeding 2006年第42卷第19期 肉中没有检测到删尺 的表达,但却高表达于脂肪, 其次是脑和肾脏,低量表达于脾脏、心脏、肺脏、胃和小 肠。不同研究报道的该3种亚型表达结果存在的差异, 除了分析方法可能不同外,还与所检测的组织和品种 tivated receptors[J].Proc Natl Acad Sci USA,1994,91:7355-7359。 Aubeeuf D,Rieusset J, as L,et ol。Tissue distribufion and quantiifcation of the expression of mRNAs of peroxisome prolif- erator activated receptors and liver X receptor- in humans:no 有关。同时3种删尺亚型在猪的卵巢和/或子宫绒 毛膜中的较高表达,提示删尺s与猪的繁殖性能有 关,但需进一步研究和验证。 参考文献: [1】Issemann I,Green S。Activation of a member of the steroid hormone receptor superfamily by peroxisome proliferators[J].Nature,1990, 347:645—650. lateration in adipose tissue of obese and NIDDM patients[J】. Diabetes,1997,48:1319—1327。 Palmer C N A,Hsu M H,Grifin K J,et o1.Perofisome proliferator activated rcepteor- expression in human liver[J]。Mol Pharmaco1. 1998,53:14—22. Gfindflek E,Sundvold H,Klunglnd H,eta o1.Characterization of porcine peroxisome proliferators-activatd reeceptor yl and y2:de- tection of breed and age diference in gene expression[J】.Biochem nd Biaophys Res Commun,1998,249:713—718。 [2】Schoonjans K,Staels B,Auwe ̄J.The peroxisome proliferator acti- vated receptors(PPARS)and their effctes on lipid metabolism and adipocyte diferentiation.Biochim[JJ.Biophys Acta,1996,1302: 93—109. Braissnta O,Fou ̄He F,Scotto C,et ol。Diferentil expressiaon of pemxisome proliferators—activatd reeceptors(PPARs):tissue distri— bution of PPARa,卢and in the adult rat[JJ.Endocrinology, 1996,137:354—366. [3】孟和,李辉,王宇祥.鸡PPARs基因组织表达特性的研究[JJ. 遗传学报,2004,(31):682—687. [4J Kliewer S A,Forman B M,Blumberg B,et ol。Diferential expres- sion and activation of a family of murine peroxisome proliferator-ac一 Mansen A,Guardiola-Diaz H,Rafter J,et o1.Expression of the perox— isome proliferators—activatd reeceptor R)in the mouse colonic mucosa[ ̄.BiochemBiophysResCommun,1996,222:844—851. Study on the Characteristics of Tissue Expression of Peroxisome Proliferators—activated Receptors in Pigs KONG Lu-jun ,WANG Ai—guo , ,FU Jin-lian 一,ZHANG Yi-liang ,WANG Xiao—feng (1.College of Animal Science and Technology,China Agricultural University,Beijing 1 00094,China; 2.Key Laboratory of Animal Genetics and Breeding,Ministy rof Agriculture,Beijing 100094,China; 3.Animal Husbandry and Veterinary Division,Beijing Municipal of Agriculture,Beijing 100094,China) Abstract:The objective of this study was to determine the expression characteristics of Peroxisome proliferator-acti—. rated receptors(P 尺)0[, nd y ian diferent tissues of porcine.The results of the quantitative RT—PCR showed and y are expressed in all detected tissuesThe relative expression .hatt except for pancreas,the mRNA of PPA Ror, level of PPA R was the highert in uterine chorion,subcutaneous fat and ovary,medium in large intestinespleen, ,brain,adrenal gland,heart and lung,and the lowest in small intestine,spinal corduterine decidua,stomach,liver, ,longissimus muscle,urinary bladder and kidney.The relative expression level of PPA R6 was the hi【g}lest in uterine chorion,ovary,lrge aintestine,spleen,liver and stomach,medium in subcutaneous fatbrain,lung and adrenal gland, ,nd tahe lowest in uterine decidua,spinal cord,longissimus muscle,heart,kidneysmall intestine and urinary bladder. ,However,the highest expression level of删尺y was in longissimus musclesubcutaneous fats,ovary,spleen,lung ,,and large intestine,medium in urinary bladder,uterine chorion,uterine decidua nd aheartand the lowest in stomach。 liver,kidney,brain,spinal cord,adrenal gland and small intestineThe present study simultneouslay suggested that .he tP R genes are associated wih tthe reproductive performance of SOWs. Key words:basal disciplines of animal and veterinary science;peroxisome proliferator—.activated receptor;tissue; RT-PCR;pigs o中固亳牧袈志 

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