高原鼢鼠p53通路抑制血管生成基因生信分析及低氧应答

论文摘要

高原鼢鼠（Myospalax Baileyi）是青藏高原特有的地下鼠,对低氧环境有很强的适应能力。上调血管内皮生长因子（vasculai endothelial growth factor,VEGF）,提高组织中微血管密度（microvessel density,MVD）是地下鼠适应低氧洞道生境的重要机制。但是,随着低氧程度增加,地下鼠组织中血管内皮生长因子表达受抑制,与SD大鼠的表达模式不同。这可能与p53结合HIF-1α后,通过增强下游抑制血管生成相关靶基因的转录,抑制微血管在低氧环境下无限制增长有关。本文以SD大鼠为对照,对高原鼢鼠p53及其下游抑制血管生成相关靶基因的编码区序列进行了生物信息学分析,研究在不同海拔条件下高原鼢鼠p53及其下游抑制血管生成相关靶基因的表达模式。高原鼢鼠与同为啮齿动物的以色列鼹鼠（Nannospalax galili）有较高的同源性。我们对多个物种的p53序列分析发现,高原鼢鼠p53基因309号位点甘氨酸（Gly,G）突变为天冬氨酸（Asp,D）。高原鼢鼠与以色列鼹鼠有2个（89 Ser和95 Pro）平行进化位点,我们认为这2个平行进化位点可能增强了地下啮齿动物对缺氧环境的适应能力。对人、高原鼢鼠和大鼠HIF-1α氨基酸序列比对后发现,p53与HIF-1α上的结合序列507579位氨基酸中552号位非极性氨基酸丙氨酸（Gla,A）突变为不带电极性氨基酸苏氨酸（Thr,T）,这可能使p53与HIF-1α亲和力增强,从而使p53正向调节其下游抑制血管生成靶基因能力增强。根据qRT-PCR 2-△△CT法测定,发现海拔3 300 m的高原鼢鼠肝、肺、胃、肠和骨骼肌组织中p53、TSP-1、PAI-1、KAI-1、Maspin和BAI-1 mRNA表达水平显著高于海拔2 260 m条件下的;但在大鼠各组织中,p53和五个靶基因mRNA表达水平在不同海拔之间差异不显著,说明高原鼢鼠与大鼠p53通路抑制血管生成靶基因表达模式不同。进化分析发现,高原鼢鼠TSP-1基因与以色列鼹鼠有4个对其功能有显著影响平行进化位点（185 Asp、270 Thr、536 Glu和1092 Thr）,其中185 Asp与270 Thr位于NH2末端结构域、536 Glu位于I型重复序列（Type I）、1092 Thr位于COOH末端结构域中。高原鼢鼠PAI-1基因与以色列鼹鼠位于COOH末端结构域中的334Val平行进化位点对功能有显著影响。Maspin基因有4个对其功能有显著影响的正向选择位点（229 Glu,346His,352 Arg和374Pro）,且这4个位点位于活性位点环周围。与SD大鼠相比这些位点极性的改变,可能增强与相应蛋白结合能力,从而增强抑制血管生成作用。根据标准曲线法测定发现,海拔3 300 m的高原鼢鼠肝脏、肺以及骨骼肌组织中TSP-1、PAI-1和Maspin mRNA表达水平显著高于海拔2 260 m条件下的,但在大鼠各组织中,三个靶基因mRNA表达水平在不同海拔之间差异不显著,高原鼢鼠三个靶基因mRNA表达水平在三个组织中显著高于SD大鼠;说明由于长期的进化,高原鼢鼠与大鼠p53通路抑制血管生成靶基因表达模式不同。综上所述,在长期低氧高二氧化碳环境的压迫下,高原鼢鼠p53及其下游抑制血管生成相关靶基因基因,不仅通过升高表达量达到抑制血管生成作用,而且可能通过发生位点突变增加与相应蛋白结合的能力,从而使其抑制血管生成作用增强,这可能是高原鼢鼠在严重低氧环境下抑制血管无限增殖的机制之一。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 主要符号对照表
• 第1章 引言
•   1.1 青藏高原概述
•   1.2 高原鼢鼠及其对低氧环境的适应机制
•     1.2.1 高原鼢鼠对低氧环境的生理适应机制
•     1.2.2 高原鼢鼠适应低氧的分子机制
•   1.3 血管生成
•     1.3.1 微血管生成机制
•     1.3.2 血管生成调控关键基因
•   1.4 p53 及其通路抑制血管生成相关基因概述
•     1.4.1 p53 概述及与低氧适应
•     1.4.2 p53 通路抑制血管生成相关基因概述
•   1.5 总结
• 第2章 高原鼢鼠p53 及其下游相关靶基因研究
•   2.1 前言
•   2.2 材料与方法
•     2.2.1 实验动物
•     2.2.2 实验仪器与试剂
•     2.2.3 研究方法
•   2.3 结果
•   2.4 讨论
•   2.5 小结
• 第3章 高原鼢鼠p53 下游相关靶基因生物信息学分析
•   3.1 前言
•   3.2 材料和方法
•     3.2.1 实验动物
•     3.2.2 实验仪器与试剂
•     3.2.3 研究方法
•   3.3 结果
•   3.4 讨论
•   3.5 小结
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果

文章来源

类型: 博士论文

作者: 李苏华

导师: 魏登邦

关键词: 高原鼢鼠,抑制血管生成靶基因,进化分析,低氧

来源: 青海大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 生物学

单位: 青海大学

基金: 青海省自然科学基金项目《高原鼢鼠器官中肿瘤抑制基因(P53)的突变及其调控下游基因对不同低氧环境的应答》(项目编号:2016-ZJ-901)

分类号: Q494

DOI: 10.27740/d.cnki.gqhdx.2019.000150

总页数: 123

文件大小: 3596K

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