藏羚羊血紅素氧合酶-1基因編碼區(qū)的克隆及序列分析.pdf

1、藏羚羊（Pantholops hodgsonii）俗稱長角羊，偶蹄目、牛科、藏羚屬，是青藏高原特有的國家一級(jí)保護(hù)動(dòng)物，主要分布在青藏高原以及新疆南部、四川西北隅和甘南的部分地區(qū)。常年生活在海拔3500m～5500m高寒草甸、高寒草原和高寒荒漠等低氧環(huán)境，尤以4500m～5500m的無人區(qū)較常見，具有極強(qiáng)的抗缺氧、耐高寒等適應(yīng)能力，是研究高原低氧高寒等適應(yīng)機(jī)制最理想的動(dòng)物模型之一。
　　血紅素氧合酶-1（heme oxygenase

2、-1，HO-1）即熱休克蛋白32(heat shockprotein,HSP32),又稱誘導(dǎo)型HO-1,是一種拮抗氧化應(yīng)激的抗氧化酶,分子量為32kD,廣泛分布于全身組織,尤其是單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞系統(tǒng)的微粒體中多有分布,以肝臟、腎、心、肺、脾臟、骨髓和網(wǎng)狀內(nèi)皮細(xì)胞中活性最高。人HO-1大約有288個(gè)氨基酸，HO-1基因定位于人染色體22q12,HO-1基因含有4個(gè)內(nèi)含子,5個(gè)外顯子。HO-1能被多種氧化應(yīng)激的損傷因素所誘導(dǎo),如熱休克、高

3、寒、血紅素、過氧化氫、高氧、內(nèi)毒素、低氧、多種細(xì)胞因子、重金屬離子和一氧化氮(NO)、紫外線輻射等,這些誘導(dǎo)因素的共同特征是導(dǎo)致氧化應(yīng)激發(fā)生。HO-1是近些年倍受重視的細(xì)胞內(nèi)源性抗氧化酶,本質(zhì)上屬于應(yīng)激蛋白,能在各種氧化應(yīng)激狀態(tài)下出現(xiàn)適應(yīng)性表達(dá),發(fā)揮抗自由基等多種細(xì)胞保護(hù)作用。HO-1抗氧化作用源于其對(duì)促氧化的游離血紅素的降解和催化生成具有強(qiáng)大抗氧化能力的產(chǎn)物膽紅素,膽紅素具有非特異性清除多種自由基的效應(yīng)。藏羚羊能在高海拔低氧高寒地區(qū)生

4、存，奔跑時(shí)速可以高達(dá)60Km/hr，且可以連續(xù)奔跑70-100Km，說明其從基因分子水平有高度的保護(hù)和適應(yīng)機(jī)制,而血紅素氧合酶-1（HO-1）具有廣泛的細(xì)胞保護(hù)和抗氧化效應(yīng)。為了揭示藏羚羊血紅素氧合酶-1（HO-1）在細(xì)胞保護(hù)和抗氧化方面的作用及對(duì)低氧高寒適應(yīng)的生物學(xué)機(jī)制，我們從藏羚羊肝臟組織克隆了血紅素氧合酶-1基因并測序，并對(duì)其序列作了分析。
　　從藏羚羊肝臟組織中提取總RNA,用RT-PCR的方法對(duì)藏羚羊HO-1基因部分序列

5、進(jìn)行克隆和分析，結(jié)果得到藏羚羊HO-1基因部分序列1353bp，開放閱讀框（open reading frame,ORF）藏羚羊HO-1基因編碼區(qū)長度為897bp,編碼298個(gè)氨基酸（GenBank登錄號(hào)為：JQ809687）；序列分析表明，藏羚羊HO-1基因的編碼區(qū)序列與脊椎動(dòng)物山羊和牛的相似性分別達(dá)到98％和96%，氨基酸序列相似性分別達(dá)到92%和97%，與其他脊椎動(dòng)物HO-1基因的核苷酸及氨基酸序列相似性達(dá)到86%和87%以上，顯

6、示出高度保守性。在系統(tǒng)進(jìn)化方面,藏羚羊與山羊的血紅素氧合酶-1起源相同,親緣關(guān)系最近。與山羊血紅素氧合酶-1編碼區(qū)的序列相比較,發(fā)現(xiàn)藏羚羊血紅素氧合酶-1基因中第123位密碼子突變?yōu)?GCC→ACT),第230位密碼子突變?yōu)?TGG→TGG),第284位密碼子突變?yōu)?GCC→GGC),第287位密碼子突變?yōu)?AAT→CAT),推導(dǎo)的氨基酸的序列也發(fā)生突變,即第123位的丙氨酸(Ala)突變?yōu)樘K氨酸(Thr),第230位的絲氨酸(Ser)

7、突變?yōu)榱涟彼?Leu),第284位的亮氨酸(Leu)突變?yōu)楸奖彼?Phe),第287位的蛋氨酸(Met)突變?yōu)榘腚装彼?Cys)。系統(tǒng)進(jìn)化樹分析表明,藏羚羊血紅素氧合酶-1與其他動(dòng)物的血紅素氧合酶-1集成一束,它們與高等動(dòng)物的血紅素氧合酶-1源于共同的祖先,但分別處于不同的進(jìn)化分支上；而藏羚羊血紅素氧合酶-1與山羊的血紅素氧合酶-1源于同一支,親緣關(guān)系最近,其次是牛。關(guān)于基因變異位點(diǎn)與抗氧化應(yīng)激及高原低氧高寒適應(yīng)的關(guān)系尚有待于進(jìn)一步研