当前器官移植治疗疾病面临的最大问题是供体器官严重缺乏,器官衰竭患者多因无法及时得到供体器官而死亡。异种器官移植已成为目前科学界和医学界公认的解决供体器官短缺的有效途径,猪已被认为是最理想的非人灵长类异种器官移植的供体。猪→人异种器官移植的主要屏障是超急性排斥反应（HAR）,α1,3半乳糖（α1,3Gal）是引起HAR的主要抗原。临床上将清除了 α1,3Gal的猪器官移植给狒狒,仍会发生排斥反应,提示在猪体内还存在其他非α1,3Gal异种抗原。为了早日实现猪→人异种器官移植的临床应用,广大医学和科研工作者把目光转向了非α1,3Gal基因的挖掘和功能研究。本试验以有望成为猪→人异种器官移植良好供体的版纳微型猪近交系（BMI）为研究材料,以与猪→人异种器官移植免疫排斥反应潜在相关的CMAH、OXSR1、CD80、ASGR1和B4GALMT2等5个非α1,3Gal基因为候选基因,从分子、蛋白、细胞水平同时入手,验证这5个基因与猪→人异种器官移植免疫排斥反应的相关性。首先从mRNA水平分离并鉴定这些基因的完全CDS编码区序列,并进行免疫相关多组织转录表达水平的qPCR检测分析,获得其在mRNA水平的表达情况;然后采用Western Blot方法进一步对相同组织进行验证,获得其在蛋白水平的表达情况;构建目的基因和绿色荧光报告基因GFP的融合表达载体,转染示踪进行细胞水平的验证;并对相关蛋白质进行基本信息、特征信息、结构域、功能位点、高级结构等功能生物信息学分析。结果表明猪CMAH、OXSR1、CD80、ASGR1和B4GALNT2基因的全长CDS序列分别为1734 bp、1590 bp、894 bp、861 bp、1509 bp,并提交到GenBank获得了认证。qPCR分析和Western Blot验证表明CMAH mRNA和OXSR1 mRNA均在颌下腺组织中表达最高;CD80 mRNA在脾组织中表达最高;ASGR1 mRNA在肝脏中特异表达,在其它组织中不表达;B4GALNT2 mRNA在扁桃体中表达最高;揭示同一基因在不同组织和不同基因在相同组织中差异表达的现象,也说明基因主要在哪些组织发挥重要的功能,为下一步深入研究提供了线索,这些重要组织将是我们后续研究该基因功能以及进行基因敲除和基因修饰研究的靶组织。构建了CMAH、OXSR1、CD80、ASGR1和B4GALNT2基因和绿色荧光蛋白AcGFP1真核融合表达载体,并将其转染猪肾上皮PK15细胞进行瞬时表达,均检测到了绿色荧光表达。在此基础上为了研究这些猪的基因与人免疫排斥反应的相关性,将这些真核融合表达载体转染人脐静脉内皮细胞HUVEC进行表达,均检测到了稳定表达的绿色荧光,表明CMAH、OXSR1、CD80、ASGR1和B4GALNT2基因与猪→人异种器官免疫排斥反应相关。为进一步研究这些基因在猪→人异种移植排斥反应中的分子机制奠定了基础。为深入了解基因编码的蛋白质的相关功能性质,我们对相应蛋白质进行了功能生物信息学分析,包括分析其氨基酸组成、分子式、分子量、等电点、消光系数、半衰期、原子组成、不稳定系数、脂肪指数、亲水系数等蛋白质基本信息;疏水性、跨膜结构、卷曲螺旋、信号肽、固有无序性、亮氨酸富集的核输出信号、亚细胞定位等蛋白质的特征信息;结构域和功能位点（磷酸化和糖基化）;二级结构和三级结构等。这些蛋白质的基本信息、特征信息、结构域、功能位点以及高级结构的生物信息学分析为CMAH、OXSR1、CD80、ASGR1和B4GALNT2 5个蛋白质的进一步功能研究和验证提供了理论依据,也为下一步进行猪→人异种器官免疫排斥反应相关基因的联合敲除和基因修饰提供了参考数据。本研究填补了猪→人异种器官移植非超急性排斥反应α1,3Gal基因研究之外的空白,本研究结果可为版纳微型猪近交系猪→人异种器官移植利用提供基础数据资料,同时也为促进版纳微型猪近交系的开发和利用提供科学依据。

绵羊在世界各地广泛分布,被用于生产肉、奶、绒和皮革。随着经济的发展和生活水平的提高,消费者们越来越喜欢吃脂肪含量低的肉。因此,提高绵羊生长速度和肉品质是国际绵羊产业的重要目标。然而,控制这些性状的重要基因遗传多态性尚未被完全挖掘,许多绵羊品种的脂肪发育相关重要基因的遗传变异及其遗传效应仍然未知。为此,本研究的目的是探索中国和蒙古绵羊品种四个脂肪相关基因（ZNF395、CREB1、WDR92和ETAA1）的遗传突变（插入/缺失）情况及mRNA的表达水平,并揭示其与生长性状的相关性,这些结果将为中国和蒙古绵羊标记辅助选择（MAS）提供理论基础,为国际绵羊产业发展提供科学资料。1.绵羊锌指蛋白395（ZNF395）:插入/缺失（InDel）变异及其与生长发育性状关联、mRNA表达规律研究锌指蛋白395（Zinc finger protein 395,ZNF395）属于Krüppel C2H2型锌指蛋白家族,参与细胞的多种反应,如细胞增殖、分化、代谢和免疫和脂肪发生。该基因是从本课题组前期高通量测序中筛选到的与脂肪沉积相关的重要候选基因。为了探究ZNF395的插入/缺失（InDel）及其与绵羊生长性状的关系,本研究对5个中国绵羊品种和2个蒙古羊品种共1934份样本进行了InDel检测。研究分析发现了一个位于ZNF395内含子3上的新23 bpInDel,在群体中检测到3种基因型。关联分析结果表明,该位点与14个不同的生长性状显著相关（P＜0.05或P＜0.01）,如:与小尾寒羊体斜长、胸宽、胸深、胸围、体长指数、胸围指数、胸宽指数显著相关（4个生长性状和3个体尺指数）;与滩羊母羊胸宽显著相关（1个生长性状）;与滩羊公羊体斜长、胸宽、胸深显著相关（3个生长性状）;与湖羊管围和管围指数显著相关（1个生长性状和1个体尺指数）;与同羊体高显著相关（1个生长性状）。此外,对ZNF395基因在不同尾型绵羊品种（兰州大尾羊和小尾寒羊）中的mRNA表达情况也进行了检测,结果表明:绵羊ZNF395基因在小尾寒羊肝脏组织中表达最高,其次是肾脏、尾脂、皮下脂肪和大网膜,在肌肉和内脏脂肪中的表达水平较低;该基因在兰州大尾羊与小尾寒羊的尾脂表达差异显著（P＜0.05）。以上研究表明,ZNF395基因的23 bpInDel突变与绵羊生长性状显著相关,为绵羊的MAS育种提供基础。2.绵羊CREB1基因InDel与生长性状的关系cAMP反应元件结合蛋白1（CyclicAMP-responsive element binding 1,CREB1）基因,是从本课题组前期高通量测序中筛选到的与脂肪沉积相关的重要候选基因,它可以通过结合cAMP反应元件,影响绵羊尾脂沉积。由于CREB1基因InDel多态性检测及其与绵羊生长性状之间相关性尚未见报道,本实验分析了中国和蒙古地方绵羊品种CREB1基因InDel变异。结果发现了一个26bpInDel位点,在群体中检测到3种基因型,在检测的6个品种中都属于低度多态。关联分析表明:CREB1基因26-bpInDel与1个绵羊品种6个生长性状和3个体尺指数显著相关,如:滩羊母羊的胸宽及胸宽指数,滩羊公羊的体长、体高、胸宽、胸深及管围指数（P＜0.05）,小尾寒羊的骶骨高（P＜0.05）。这些发现不仅可以扩展绵羊CREB1基因的遗传变异谱,而且有助于标记辅助选择（MAS）育种在绵羊遗传育种中的应用。3.ETAA1基因与绵羊生长性状的关系Ewing肿瘤相关抗原1（Ewing tumor-associated antigen 1,ETAA1,也称ETAA16）,是Ewing肿瘤家族中的一种肿瘤特异性抗原,参与细胞对复制应激的应答。ETAA1基因也是本课题组从前期高通量测序中筛选到的与脂肪沉积相关的重要候选基因,然而,该基因InDel变异在绵羊中尚无报道。在此,本研究检测到ETAA1一个位于内含子上的插入突变。在4个检测品种中都属于中度多态（0.25≤PIC≤0.5）。相关分析表明,ETAA1基因8 bpInDel与不同品种的生长性状显著相关,尤其是兰州大尾母羊的体长（P=0.022）、体高（P=0.017）,胸宽（P=0.039）;湖羊母羊的体高（P=0.018）、体长（P=0.044）、体重（P=0.047）、管围（P=0.038）;同羊母羊头深（P=0.017）;同羊公羊臀高（P=0.020）、头深（P=0.019）、尾深（P=0.017）;滩羊公羊胸围（P=0.044）、管围（P=0.020）;滩羊母羊胸深（P=0.005）、胸宽指数（P=0.018）。这些发现为进一步研究ETAA1基因及其作为分子标记在未来绵羊育种中应用奠定了基础。4.绵羊WDR92基因InDel检测研究WD重复区92（WD Repeat Domain 92,WDR92）,通过激活caspase-3参与细胞凋亡,是高通量测序中筛选到的与脂肪沉积相关的重要候选基因。本研究旨在发现WDR92基因新的InDel突变及其对绵羊生长性状的影响。然而,在所有检测的品种中,WDR92基因没有发现多态性。提示该基因不适合作为标记辅助选择（MAS）的候选基因。