ZAR1基因研究

ZAR1基因研究（精选3篇）

ZAR1基因研究 第1篇

1ZAR1基因的定位与结构

ZAR1基因位于 人的4号染色体 上,全长为4 138 bp,有4个外显子,c DNA大小为1 275 bp,编码424个氨基酸的前体蛋白质。小鼠ZAR1基因定位在5号染色体上,全长为3 987个碱基,编码序列为1 260 bp,包含1 114 bp的开放读码框,编码361个氨基酸。人与小鼠ZAR1基因的1 ~ 4外显子分别有50% 、86% 、84% 和78% 的核苷酸相同,2种蛋白质的C端是由2 ~ 4外显子编码的高度保守区域。牛ZAR1基因是单拷贝基因,位于第6号染色体上,基因全长同人一样,编码序列为1 478 bp,包含1 155 bp的开放读码框,编码384个氨基酸。该蛋白具有在进化上保守的植物同源结构域( PHD) ,可能在调控基因转录方面起作用。而猪ZAR1基因定位在8号染色体上,全长为4 306个碱基,编码序列为1 329 bp, 包含1 164 bp的开放读码框,编码387个氨基酸。 人、小鼠、牛和猪的ZAR1基因均含有4个外显子和3个内含子。对猪、牛、人的ZAR1编码序列进行比较,在氨基酸水平上猪和牛的同源性达到78% ,而人类ZAR1与猪和牛的同源性分别为65% 和61% 。3个物种间高度保守的C - 羧基端有96% 的相似性, 且均含有锌指结构域。

2ZAR1基因的组织表达分布

ZAR1基因的表达具有卵母细胞组织特异性,且表达量普遍偏低。ZAR1基因在人类和各种动物体内表达的时间与定位因物种差异而有很大不同。研究显示,人的ZAR1基因只在卵巢和睾丸组织中表达,利用实时定量PCR技术检测ZAR1基因在小鼠大脑、心脏、肺脏、脾脏、肝脏、小肠、睾丸、卵巢等多种组织中表达,结果表明,ZAR1基因只在卵巢的卵母细胞中表达,而在原始卵泡时期不表达。而T. A. Brevini等[3]研究发现,ZAR1基因在牛体内的表达与小鼠不同,其在牛的多种组织中均有表达,包括卵巢、 睾丸、骨骼肌、心肌和肾脏。S. Uzbekova等[4]研究发现,在猪的卵巢中,ZAR1基因的表达局限于卵母细胞中,在胚胎首次分裂前持续存在,到桑椹胚和囊胚期迅速衰减。猪和牛的睾丸( 尤其是圆形精子细胞) 、下丘脑、垂体也有ZAR1 mRNA的低峰度表达。 另外,在猪、牛、人的睾丸中只能检测到选择剪接过的较短的ZAR1转录本变异体。江文波等[5]对性成熟斑马鱼的眼、脑、鳃、肝脏、肠、肌肉、精巢和卵巢进行表达分析,结果其只在卵巢中表达。而在蛙类ZAR1 mRNA不仅表达于性腺组织,而且非性腺组织中也有表达,包括卵巢、肺脏、肌肉,但睾丸组织无表达。

3ZAR1基因功能的研究

3.1ZAR1基因对早期胚胎发育的作用

胚胎的早期发育受母型表达和合子型表达的双重调控,前者主要靠激活和启动卵母细胞在生长发育过程中所积累的大量mRNA和蛋白质,以满足胚胎早期生长发育的需求。随着胚胎发育和卵裂的继续进行,母源性mRNA和蛋白质逐渐消耗,不能满足胚胎发育的需要,这时就需要启动和激活合子型基因的表达调控[6]。从母型调控向合子型调控转变,即母型 - 合子型过渡( MZT) ,MEG在这一转变过程中发挥了重要作用,其特定转录因子的数量、活性,以及染色质结构、成分的变化都在这一过程中起着积极作用。N. A. Telford等人认为,母源基因的转录是在卵母细胞发育过程中,而大部分转录的mRNA在卵母细胞第2次减数分裂后或卵子受精后才开始翻译。 因此,ZAR1作为一个卵母细胞特异的MEG,不仅影响卵母细胞的生长,而且对胚胎的早期发育起决定性作用。

研究表明,ZAR1 mRNA在小鼠卵母细胞及1细胞期胚胎中大量表达,但在2 - 细胞期含量极低, 仅在极体处有表达。而ZAR1基因敲除的雌性小鼠表现为不育,形成的胚胎出现受精卵分裂障碍,卵巢发育、卵母细胞发生和在受精的早期阶段虽然正常, 但是母源核和父源核一直相互分离,绝大多数发育停滞在单细胞期,小于20% 可进入2 - 细胞期,没有胚胎可以进入4 - 细胞期。侯敏等人研究了ZAR1、 Gdf9、Dnmt1和Mater 4种MEG在绵羊卵母细胞和胚胎发育过程中的表达模式,结果表明: 在生发泡时期卵中,上述4种母源基因相对表达含量最高( P < 0. 05) ; 从2 - 细胞期开始,基因的mRNA相对含量显著降低( P < 0. 05) ,其mRNA的含量在不同发育阶段的卵母细胞和胚胎中存在动态变化。推测它们对卵母细胞的成熟和2 - 细胞期的胚胎发育都起着重要作用。而这与S. Pennetier等人对牛早期胚胎ZAR1 mRNA的表达模式进行检测的结果一致,即ZAR1 mRNA在卵母细胞和1 - 细胞期胚胎中大量表达,而在2 - 细胞期含量很低,在5 ~ 8 - 细胞期胚胎检测不到ZAR1 mRNA的表达。

3.2ZAR1基因对繁殖性状的影响

繁殖性状是影响家畜规模生产和经济效益的重要因素。由于其具有低遗传力和限性遗传的特性,使得常规选育在繁殖性状方面的改良进展缓慢,随着现代分子生物学技术的发展,利用分子标记辅助选择 ( MAS) 技术进行选育已经成为研究热点。从卵泡发育至成熟等一系列过程,母体都进行着精确调控,其中影响任何环节的体内外因素,都能导致繁殖性能的最终改变。ZAR1作为在母型合子转换中的重要功能基因,在排卵后的一系列生殖发育过程中都发挥着极其重要的作用。当诱发母源效应基因突变时,母体自身不受影响,但是子代胚胎发育受突变基因的严重破坏。高建等[7]利用单核苷酸多态性检测并分析了ZAR1基因在5个品种猪 ( 小梅山、清平、杜洛克、长白和大白) 中的变异特征及其对产仔数的相关性,筛选并证明了2个对猪的产仔数产生显著影响的基因突变( 外显子3的C - G突变和内含子3中5 bp的插入/缺失变异) 。田烨[8]对47例受精卵分裂障碍的患者进行外周血ZAR1基因的外显子及其侧翼序列的分析,结果发现了1个位于第1外显子的同义突变 ( c. 516G > A) 和1个位于第1内含子的 突变 ( c. 964 - 55T > A) ,而188例正常对照中均不存在。 提示ZAR1基因与人受精卵分裂障碍相关。A. Nath等人研究发现,ZAR1基因在水牛未成熟的卵母细胞中表达量显著高于成熟卵母细胞,推测ZAR1基因在卵母细胞的成熟过程中发挥着重要作用。

3.3ZAR1基因甲基化与肿瘤的相互影响

肿瘤是严重威胁人类健康的高发病率和高死亡率性疾病。因此,早期诊断和治疗肿瘤显得尤为重要。随着肿瘤分子生物学的发展,寻找能够早期诊断的肿瘤标志物( TM) 成为焦点。大量研究表明,表观遗传改变,如DNA甲基化已被证明对于癌症发生发展是重要的[9,10]。肿瘤组织存在着基因组水平广泛的去甲基化和启动子区的超甲基化现象。这些甲基化的异常可能是导致细胞发生肿瘤的重要因素。K. Takagi等[11]检测了ZAR1基因在88位丙型肝炎病毒 ( HCV) 感染志愿者的阳性肝癌细胞( HCC) 和相应非癌化肝脏组织中的甲基化状态,结果发现,癌症组织与非肿瘤组织比较,该基因的甲基化水平高出2倍以上,推测ZAR1基因可以作为一个潜在的标志来预测HCV和HCC的关系。Y. Shinojima等[12]在研究基因异常甲基化与人类黑色素瘤时也得到相似结果,发现ZAR1基因外显子1区域上的Cp G岛在恶性黑色素瘤组织和细胞系中出现异常的高甲基化,而在正常人类黑色素细胞系和良性黑素痣中没有出现甲基化。 在高甲基化的黑色素瘤中,ZAR1表达上调。由此推测,ZAR1基因内不同区域甲基化将是恶性黑色素瘤或者其他癌症的标志。此外,ZAR1基因还被T. Watanabe等[13]用来鉴定在人脑瘤中的作用,结果发现, 非启动子区ZAR1甲基化频繁出现在弥散神经胶质瘤和脑垂体腺弥散瘤、垂体腺瘤中,这表明ZAR1基因的甲基化对于上述3种脑瘤来说也是一个有用的肿瘤标志。

3.4ZAR1基因对基因转录的作用

母源mRNA翻译控制从减数分裂到合子染色体组激活过程的基因表达,是一种进化上的保存战略。 在其3'端非翻译区域包含多种顺式元件,决定了mRNA翻译的时间、地点和长度[14]。ZAR1蛋白家族在调控早期胚胎发育的母型 - 合子型过渡过程中起主要作用,但其分子机制目前尚难以阐述。据报道, ZAR1蛋白羧基端具有在进化上保守的PHD结构域, 具有C4HC3锌指基序。牛和猪ZAR1蛋白的PHD结构域分别位于该蛋白的308 ~ 373位氨基酸、311 ~ 376位氨基酸之间,且其锌指编码序列具有93% 的高同源性,推测其功能主要是激活基因转录。研究表明,多种调控转录、细胞周期、凋亡的蛋白质含有PHD,DNA甲基转移酶和去乙酰化酶等也可能通过PHD等类似结 构单体抑 制基因转 录。 T. M. Yamamoto等[15]研究发现,ZAR1和ZAR2都可以用其C端的锌指结构结合母源性mRNA Wee1和Mos 3'端非翻译区的翻译调控序列( TCS) ,从而达到抑制卵母细胞翻译的作用。ZAR1的N端结构可以抑制未成熟卵母细胞中一个受体的翻译。此外,ZAR1基因编码区有大量回文序列,反向回文序列可以形成茎环结构和十字结构改变DNA结构,可能直接与蛋白质相互作用。短回文序列具有核受体的DNA结合域,调节核受体的表达。该基因3' 非翻译区含有UGUA序列和多聚脱腺苷化元件,与ZAR1蛋白的翻译有关。

4展望

随着研究的不断深入,人们对ZAR1基因作为母源基因参与胚胎早期发育的功能有了一定认识,但由于试验方法、试验条件等不同,对其认识还不够全面。 此外,ZAR1基因作为分子标记辅助繁育和肿瘤标志基因方面的研究尚少,需要在现有研究的基础上扩宽种群、扩大样品量深入研究和论证。且对ZAR1基因的具体作用机制、信号通路和其他细胞因子之间的相互联系尚不明确,需要进行深入研究,以透彻掌握它的功能。总之,ZAR1基因将是研究动物有机体多种生理生化过程的有效功能性基因,值得更深层次地研究和探索,对不明原因不孕和卵巢早衰的妇女有极其重要的深远意义,为进一步研究和提高动物的胚胎早期发育性状、攻克疾病难题提供了研究基础和方向。

摘要：研究证实,胚胎的早期发育不是由细胞核控制的,而是由储存在卵质中或由卵源基因表达的一些因子所控制,这些基因即被称作母性效应基因。合子阻滞因子1(ZAR1)基因作为第一个被发现的具有卵母细胞特异性的母源性基因,在母型合子转换中起重要作用并影响胚胎早期发育。近年来随着深入研究,人们发现ZAR1基因还与家畜的繁殖性状、多种肿瘤疾病的发生及基因的转录调节有着重要的关系。文章综述了ZAR1基因的结构与组织表达分布,同时概述了其对胚胎早期发育、繁殖、癌症发生及调节基因转录的作用,并对其生物功能进行展望,以期为更深层次地研究和提高胚胎早期发育、繁殖性状、治疗不孕、攻克肿瘤疾病难题提供研究基础和方向。

ZAR1基因研究 第2篇

利用基因枪法,以bar基因转化高羊茅(Festuca arundinacea Schreb.)的下胚轴愈伤组织,对获得的再生植株进行的PCR检测和点杂交分析表明,外源bar基因片段已经整合至高羊茅基因组中.同时,对转基因植株进行的`草丁膦涂抹实验发现,转基因植株对除草剂的耐性提高.

作 者：李志亮 黄丛林 王刚 于荣 张秀海 吴忠义 LI Zhi-liang HUANG Cong-lin WANG Gang YU Rong ZHANG Xiu-hai WU Zhong-yi  作者单位：李志亮,LI Zhi-liang(北京农业生物技术研究中心,北京,100089;邯郸学院,生物科学系,河北,邯郸,056005)

黄丛林,张秀海,吴忠义,HUANG Cong-lin,ZHANG Xiu-hai,WU Zhong-yi(北京农业生物技术研究中心,北京,100089)

王刚,WANG Gang(河北师范大学,生命科学学院,河北,石家庄,050016)

子宫肌瘤相关基因研究 第3篇

【关键词】子宫肌瘤；基因；研究

文章编号：1004-7484（2013）-11-6377-01

子宫肌瘤是妇女常见的生殖道良性肿瘤，虽然它属于良性的，不会对妇女的生命安全构成威胁，但是这种疾病经常会引起妇女月经量增多、盆腔疼痛，甚至可能导致不孕和流产等情况，对妇女的生活质量造成极大的影响，其也是引发子宫切除的重要原因之一。据相关学者研究表明[1]，子宫肌瘤在育龄妇女中的发生率高达70%左右，发病的妇女人群主要是30岁到50岁的妇女。因此，子宫肌瘤是严重影响妊娠期妇女生活质量的病症。因此，研究子宫肌瘤相关的分子生物学，其是一种必要性措施。1HMGI（Y）与HMGI-C

1.1相关概述就子宫肌瘤的分子生物学基础而言，有些学者认为它引起子宫肌瘤的主要原因，其是由于子宫肌细胞在多种环境因素下由燃烧体重排引起某个或某些等位基因突变，当基因突变到一定程度的时候就会引起子宫肌瘤。根据目前的研究来看，在血管平滑肌、脂肪瘤中发现高泳动组分基因家族成员HMGI-C、HMGI（Y）基因异常表达，其和肿瘤发生有着很大的关系，这也是近年来研究子宫肌瘤遗传学的重要内容，HMGI-C/HMGI（Y）基因结构改变，酸性尾丢失，AT-钩作用增强，促进子宫肌瘤细胞增殖。与HMGI-C/HMGI（Y）相对应的若干融合配对基因具有有限的协同作用。原癌基因c-fos可能抑制子宫肌瘤向恶性转化。雌激素受体（ER）β基因的作用值得进一步关注和研究。

1.2基本结构在细胞核中，HMG蛋白属于非组蛋白里面富含电荷的一组不均一而又丰富的蛋白[1]。一般说来，其相对分子量是3 104。由于它在聚丙烯酰胺的电泳里面具备非常高的迁移率，因而被称之为HMGI蛋白。HMGI（Y）和HMGI-C都隶属于HMG，它们二者都有三个结构域。

1.3HMGI在组织细胞生长分化中的作用一般而言，HMGI（Y）和HMGI-C在人胚胎期表达，并在胚胎第12.5至14天位于峰值，在间质组织中存在。成人分化组织中，普遍存在水平极低的HMGI（Y），而HMGI-C消失。在甲状腺癌、乳腺癌、结肠直肠癌、前列腺癌、宫颈癌中HMGI-C和HMGI（Y）呈现出高水平的表达，但在小鼠畸胎瘤的分化中HMGI（Y）的表达水平则降低。在进行动物实验时，HMGI-C失活有可能造成基质组织延迟生长，相比于同窝仔要小百分之六十。

1.4子宫肌瘤与HMGI-C、HMGI（Y）的基因融合在子宫肌瘤里面最为常见的染色体畸变便是12号染色体的q13-15易位突变，同时它还常见于子宫内息肉、乳腺纤维瘤、肺错构瘤、脂肪瘤中。上述肿瘤共同的特点便是基质源性，并且都属于良性。相关研究表明，12号染色体的q13-15易位突变会造成HMGI-C的基因编码被破坏。由于HMGI（Y）处于6号染色体的q21上，因而可以在变异剪接机制的作用下对HMGI和HMGY这两种蛋白进行编码。子宫肌瘤同别的良性肿瘤产生基因重排的重要区域之一便是6q21。HMGI（Y）与HMGI-C基因重排的染色体断裂点有可能出现在3-UTR区和编码区。

现如今，在子宫肌瘤HMGI的作用机制争论如下：由于外源性融合的序列作用；由于羧基端的酸性尾丧失造成的；DNA与AT-钩区的结合能力上调。

HMGI（Y）与HMGI-C基因的作用机制不完全相同。在子宫肌瘤中，如果HMGI-C的蛋白水平升高，那么其mRNA的水平也会升高。但mRNA的水平和HMGI（Y）蛋白之间并没有相关性，这就表明在转录之后，在HMGI（Y）调节中机制起到了一定的作用。此外，没有任何一例子宫肌瘤中同时表达HMGI（Y）和HMGI-C，某些肌瘤中两者的表达都属于阴性。由此推测可能是存在和HMGI（Y）与HMGI-C功能相近的基因。HMGI（Y）与HMGI-C在同一肿瘤中不会同时存在，这也就是表明两者在子宫肌瘤中存在相反或者类似的作用，当然这还需要进一步确认。2在基因重组里HMGI-C的配对基因

2.1RAD51B基因与thREC与RAD51B为同一基因，在人体中hREC起着监测参与基因，进行减数分裂重组及修复的目的，它在确保基因组完整性方面意义重大。hREC的同源异构体总共有四种，它们分别是R51h2、Hrec2T、HREC2U、HRAD51B。

2.2ALDH2在12q24上会产生各种类型的基因重排，而ALDH2便位于12q24.1上面。然而在子宫肌瘤的发病过程中ALDH2只能起到有限的作用。在融合基因里面，由于ALDH2的某些序列产生新非编码区有可能会对融合基因稳定性产生影响。然而由于其所提供密码子仅为十个，因而其在子宫肌瘤中所起作用还没有HMGI-C自身结构起到的作用大。

2.3COX6C作为细胞色素C中氧化酶亚单位，COX6C是通过线粒体和细胞核基因进行编码，在氧化磷酸化中它的电子传递功能起到了非常关键性的作用。在COX6C的融合产物里面，由于COX6C比較短，因而他的编码序列只能对子宫肌瘤产生有限作用。3子宫肌瘤与ER基因

在子宫肌瘤的生长中雌激素所起到的作用是巨大的。尽管促进和始发子宫肌瘤的各因素不清楚，但研究表明雌激素起着重要作用；在青春期以前，子宫肌瘤不会发病，在妊娠期其体积会增大，而在绝经期则会自然消退。使人体血清的雌激素浓度改变，例如进行药物治疗、用激素治疗、服用避孕药等都会对子宫肌瘤生长产生影响。雌激素的受体有两种，也就是ERβ和ERα。这两者与雌激素有着相同的结合方式，并且其基因结构非常相似，然而由于其基因的大小不一样，因而对抗雌激素有着不同的反映，同时其在体内的分布也不相同。研究表明ERβ在14好染色体上面，而ERα在6号染色体上。子宫肌瘤频繁产生基因重组的区域为前者。由于在14q23-24上基因重排的断裂点至ERβ位点的距离很近，可推测出ERβ也许会受外源性序列影响或调控，进而造成染色体结构改变。但ERβ在子宫肌瘤里面确切的作用还有待研究。4原癌基因作用

在多种肿瘤里面原癌基因都出现异常表达的情况，它对细胞的分化和增殖起着非常重大的作用。通过动物实验可知，在小鼠的子宫肌中，原癌基因的表达会受胆固醇调控，特别是c-fos的位点处在14q24上，即基因重排常发位置，推测上述因子和子宫肌瘤产生存在一定关系。通过实验可知，c-fos在肿瘤产生中并非必需的，然而其在肿瘤恶化中所起到的作用是重大的。低水平c-fos在子宫肌瘤里面可能对子宫肌瘤变为恶性产生阻碍作用。c-fos是导致子宫肌瘤进一步发展的结果或者原因，又或者为偶然出现，现在还无确定证据，需展开深入探究。参考文献