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保護動物，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)機制最理想的動物模型之一。
　　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,尤其是單核細胞、巨噬細胞系統(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)皮細胞中活性最高。人HO-1大約有288個氨基酸，HO-1基因定位于人染色體22q12,HO-1基因含有4個內(nèi)含子,5個外顯子。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,發(fā)揮抗自由基等多種細胞保護作用。HO-1抗氧化作用源于其對促氧化的游離血紅素的降解和催化生成具有強大抗氧化能力的產(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，奔跑時速可以高達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和適應(yīng)機制,而血紅素氧合酶-1（HO-1）具有廣泛的細胞保護和抗氧化效應(yīng)。為了揭示藏羚羊血紅素氧合酶-1（HO-1）在細胞保護和抗氧化方面的作用及對低氧高寒適應(yīng)的生物學(xué)機制，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的方法對藏羚羊HO-1基因部分序列

5、進行克隆和分析，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個氨基酸（GenBank登錄號為：JQ809687）；序列分析表明，藏羚羊HO-1基因的編碼區(qū)序列與脊椎動物山羊和牛的相似性分別達到98％和96%，氨基酸序列相似性分別達到92%和97%，與其他脊椎動物HO-1基因的核苷酸及氨基酸序列相似性達到86%和87%以上，顯

6、示出高度保守性。在系統(tǒng)進化方面,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)進化樹分析表明,藏羚羊血紅素氧合酶-1與其他動物的血紅素氧合酶-1集成一束,它們與高等動物的血紅素氧合酶-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)系尚有待于進一步研