畜牧与兽医2020年第52卷第2期 于农淇,鄢胜飞,覃广胜,等.水牛CART基因的克隆测序及蛋白质结构与功能预测[J].畜牧与兽医,2020,52(2):1-6 YU N Q, YAN S F, QIN G S, et al. Cloning, sequencing and bioinformatics analysis of the CART gene in buffalo [J. Animal Husbandry Veterinary Medi- cine,2020,52(2):1-6. 水牛CART基因的克隆测序及蛋白质结构与功能预测 于农淇,鄢胜飞,覃广胜,尚江华,郑海英,杨春艳 (中国农业科学院广西水牛研究所/广西水牛遗传繁育重点实验室,广西南宁530001) 摘要:为探讨水牛可卡因-苯丙胺调节转录肽( cocaine- and amphetamine-regulated transcript,CART)基因功能,以水牛卵巢组织RNA转录的 cDNA为模板,参考 GenBank预测的水牛CART基因组序列设计引物,采用PCR和在线生信分析软件对CART基因进行克隆和蛋白质结构预测分 析。结果显示:水牛CART基因CDs区全序列长为351bp,编码116个氨基酸;对所得核酸序列和蛋白质结构分析预测显示,水牛CART基因与 美洲野牛、野牦牛、普通牛、羊、双峰驼、单峰驼、野猪、马、非洲野驴、人类及猕猴相似程度分别为100%、%8%、100%、98%、91%、9%」 78%、85%、85%、81%、90%;Me分析显示在多胃反刍动物间有较高同源性;蛋白质结构预测显示,CART蛋白含有N端信号肽,是分泌蛋 白,功能与神经、辅酶和离子结合相关。 关键词:CART;水牛;蛋白质功能预测 中图分类号:S823.83 文献标志码:A文章编号:0529-5130(2020)02-0001-06 Cloning, sequencing and bioinformatics analysis of the cart gene in buffalo YU Nongqi, YAN Shengfei, QIN Guangsheng, SHANG Jianghua, ZHENG Haiying, YANG Chunyan Guangxi Key Laboratory of Buffalo Genetics, Breeding and Reproduction/Buffalo Research Institute, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Nanning 530001, China) Abstract: In this study, the cocaine-and amphetamine-regulated transcript( CART) gene of buffalos was cloned and its protein structure was predicted. The cDNA transcribed by RNA was extracted from the ovaries of buffalos as templates, primers were designed according to the genomic sequence of CARt predicted by GenBank so as to amplify and sequence the CDS region of the Cart gene of theanimals. The results showed that the total length of the CDS region of the buffalo CART gene was 351 bp, encoding 116 amino acids. The analysis of nucleic acid sequence and protein structure indicated that the similarities between the buffalo Cart gene and that of American bison, wild yak, common cattle, sheep, bactrian camel and single hump camel, wild boar, horse and African wild donkey, human and macaque were 100%, 98% 100%6,98%,91%,91%, 78%,85%,85%,81% and 90%, respectively. The prediction of protein structure indicated that the CArT pro- tein contained N-terminal signal peptides confirming it to be a secretory protein. The present study laid a foundation for further research on the function of the Cart gene in buffalos Keywords: CART; buffalo; protein function prediction 可卡因-苯丙胺调节转录肽( cocaine- and an关2-4。水牛CART基因( Gene id:102413682,NW phetamine- regulated transcript,CART)广泛分布于中005785813)全长为2059bp,有3个CDS区,mRNA 枢神经系统和外周神经系统,被认为是参与食物摄入全长775b,CDS全长312bp。前人对水牛CART及 调控的主要无食欲肽。CART是一种关键的神经递其基因的研究不多,尤其缺少奶水牛上该基因结构、 质和激素,参与调节多种生物过程,包括食物摄入、表达蛋白分析的相关研究。本研究通过克隆奶水牛 维持体重、奖励和成瘾、应激反应、心理刺激效应和CART基因CDS区序列,分析研究其编码蛋白质的氨 内分泌功能,并被报道与家畜繁殖力、生产性能有基酸结构及蛋白定位、互作,丰富了CART基因数据 信息,为今后CART对水牛内分泌和生长繁殖作用的 收稿日期:2019-03-21;修回日期:2019-12-16 研究提供数据支撑。 基因项目:广西科技计划项目(桂科AB16380040);广西水牛研 所基本科研业务费项目(水牛基180503) 1材料与方法 第一作者:于农淇(1991-):女,壮族,硕士 令·通信作者:杨春艳,副研究员,研究方向为动物遗传育种与繁1.1材料 E-mail:86748227(@qg.como 试验所用水牛卵巢组织样本来自广西南宁屠宰于农淇， 鄢胜飞， 覃广胜， 等． 水牛 ＣＡＲＴ 基因的克隆测序及蛋白质结构与功能预测 ［Ｊ］． 畜牧与兽医， ２０２０， ５２ （２）： １－６． ＹＵ Ｎ Ｑ， ＹＡＮ Ｓ Ｆ， ＱＩＮ Ｇ Ｓ， ｅｔ ａｌ． Ｃｌｏｎｉｎｇ， ｓｅｑｕｅｎｃｉｎｇ ａｎｄ ｂｉｏｉｎｆｏｒｍａｔｉｃｓ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ＣＡＲＴ ｇｅｎｅ ｉｎ ｂｕｆｆａｌｏ ［Ｊ］． Ａｎｉｍａｌ Ｈｕｓｂａｎｄｒｙ ＆ Ｖｅｔｅｒｉｎａｒｙ Ｍｅｄｉ⁃ ｃｉｎｅ， ２０２０， ５２ （２）： １－６． 水牛 ＣＡＲＴ 基因的克隆测序及蛋白质结构与功能预测 于农淇， 鄢胜飞， 覃广胜， 尚江华， 郑海英， 杨春艳∗ （中国农业科学院广西水牛研究所／ 广西水牛遗传繁育重点实验室， 广西 南宁 ５３０００１） 摘要： 为探讨水牛可卡因－苯丙胺调节转录肽 （ ｃｏｃａｉｎｅ－ａｎｄ ａｍｐｈｅｔａｍｉｎｅ－ｒｅｇｕｌａｔｅｄ ｔｒａｎｓｃｒｉｐｔ， ＣＡＲＴ） 基因功能， 以水牛卵巢组织 ＲＮＡ 转录的 ｃＤＮＡ 为模板， 参考 ＧｅｎＢａｎｋ 预测的水牛 ＣＡＲＴ 基因组序列设计引物， 采用 ＰＣＲ 和在线生信分析软件对 ＣＡＲＴ 基因进行克隆和蛋白质结构预测分 析。 结果显示： 水牛 ＣＡＲＴ 基因 ＣＤＳ 区全序列长为 ３５１ ｂｐ， 编码 １１６ 个氨基酸； 对所得核酸序列和蛋白质结构分析预测显示， 水牛 ＣＡＲＴ 基因与 美洲野牛、 野牦牛、 普通牛、 羊、 双峰驼、 单峰驼、 野猪、 马、 非洲野驴、 人类及猕猴相似程度分别为 １００％、 ９８％、 １００％、 ９８％、 ９１％、 ９１％、 ７８％、 ８５％、 ８５％、 ８１％、 ９０％； Ｍｅｇａ 分析显示在多胃反刍动物间有较高同源性； 蛋白质结构预测显示， ＣＡＲＴ 蛋白含有 Ｎ 端信号肽， 是分泌蛋 白， 功能与神经、 辅酶和离子结合相关。 关键词： ＣＡＲＴ； 水牛； 蛋白质功能预测 中图分类号： Ｓ８２３􀆰 ８３ 文献标志码： Ａ 文章编号： ０５２９－５１３０（２０２０）０２－０００１－０６ Ｃｌｏｎｉｎｇ， ｓｅｑｕｅｎｃｉｎｇ ａｎｄ ｂｉｏｉｎｆｏｒｍａｔｉｃｓ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ＣＡＲＴ ｇｅｎｅ ｉｎ ｂｕｆｆａｌｏ ＹＵ Ｎｏｎｇｑｉ， ＹＡＮ Ｓｈｅｎｇｆｅｉ， ＱＩＮ Ｇｕａｎｇｓｈｅｎｇ， ＳＨＡＮＧ Ｊｉａｎｇｈｕａ， ＺＨＥＮＧ Ｈａｉｙｉｎｇ， ＹＡＮＧ Ｃｈｕｎｙａｎ ∗ （Ｇｕａｎｇｘｉ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｂｕｆｆａｌｏ Ｇｅｎｅｔｉｃｓ， Ｂｒｅｅｄｉｎｇ ａｎｄ Ｒｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ／ Ｂｕｆｆａｌｏ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ， Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ， Ｎａｎｎｉｎｇ ５３０００１， Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｉｎ ｔｈｉｓ ｓｔｕｄｙ， ｔｈｅ ｃｏｃａｉｎｅ－ａｎｄ ａｍｐｈｅｔａｍｉｎｅ－ｒｅｇｕｌａｔｅｄ ｔｒａｎｓｃｒｉｐｔ （ＣＡＲＴ） ｇｅｎｅ ｏｆ ｂｕｆｆａｌｏｓ ｗａｓ ｃｌｏｎｅｄ ａｎｄ ｉｔｓ ｐｒｏｔｅｉｎ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｗａｓ ｐｒｅｄｉｃｔｅｄ． Ｔｈｅ ｃＤＮＡ ｔｒａｎｓｃｒｉｂｅｄ ｂｙ ＲＮＡ ｗａｓ ｅｘｔｒａｃｔｅｄ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｏｖａｒｉｅｓ ｏｆ ｂｕｆｆａｌｏｓ ａｓ ｔｅｍｐｌａｔｅｓ， ｐｒｉｍｅｒｓ ｗｅｒｅ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｇｅｎｏｍｉｃ ｓｅｑｕｅｎｃｅ ｏｆ ＣＡＲＴ ｐｒｅｄｉｃｔｅｄ ｂｙ ＧｅｎＢａｎｋ ｓｏ ａｓ ｔｏ ａｍｐｌｉｆｙ ａｎｄ ｓｅｑｕｅｎｃｅ ｔｈｅ ＣＤＳ ｒｅｇｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ＣＡＲＴ ｇｅｎｅ ｏｆ ｔｈｅａｎｉｍａｌｓ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｔｏｔａｌ ｌｅｎｇｔｈ ｏｆ ｔｈｅ ＣＤＳ ｒｅｇｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｂｕｆｆａｌｏ ＣＡＲＴ ｇｅｎｅ ｗａｓ ３５１ ｂｐ， ｅｎｃｏｄｉｎｇ １１６ ａｍｉｎｏ ａｃｉｄｓ． Ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｎｕｃｌｅｉｃ ａｃｉｄ ｓｅｑｕｅｎｃｅ ａｎｄ ｐｒｏｔｅｉｎ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｉｎｄｉｃａｔｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｓｉｍｉｌａｒｉｔｉｅｓ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｂｕｆｆａｌｏ ＣＡＲＴ ｇｅｎｅ ａｎｄ ｔｈａｔ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａｎ ｂｉｓｏｎ， ｗｉｌｄ ｙａｋ， ｃｏｍｍｏｎ ｃａｔｔｌｅ， ｓｈｅｅｐ， ｂａｃｔｒｉａｎ ｃａｍｅｌ ａｎｄ ｓｉｎｇｌｅ ｈｕｍｐ ｃａｍｅｌ， ｗｉｌｄ ｂｏａｒ， ｈｏｒｓｅ ａｎｄ Ａｆｒｉｃａｎ ｗｉｌｄ ｄｏｎｋｅｙ， ｈｕｍａｎ ａｎｄ ｍａｃａｑｕｅ ｗｅｒｅ １００％， ９８％， １００％， ９８％， ９１％， ９１％， ７８％， ８５％， ８５％， ８１％ ａｎｄ ９０％， ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ． Ｔｈｅ ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ ｏｆ ｐｒｏｔｅｉｎ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｉｎｄｉｃａｔｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ＣＡＲＴ ｐｒｏ⁃ ｔｅｉｎ ｃｏｎｔａｉｎｅｄ Ｎ－ｔｅｒｍｉｎａｌ ｓｉｇｎａｌ ｐｅｐｔｉｄｅｓ ｃｏｎｆｉｒｍｉｎｇ ｉｔ ｔｏ ｂｅ ａ ｓｅｃｒｅｔｏｒｙ ｐｒｏｔｅｉｎ． Ｔｈｅ ｐｒｅｓｅｎｔ ｓｔｕｄｙ ｌａｉｄ ａ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｆｕｒｔｈｅｒ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｔｈｅ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ＣＡＲＴ ｇｅｎｅ ｉｎ ｂｕｆｆａｌｏｓ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ： ＣＡＲＴ； ｂｕｆｆａｌｏ； ｐｒｏｔｅｉｎ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ 可卡因－苯丙胺调节转录肽 （ ｃｏｃａｉｎｅ － ａｎｄ ａｍ⁃ ｐｈｅｔａｍｉｎｅ－ｒｅｇｕｌａｔｅｄ ｔｒａｎｓｃｒｉｐｔ， ＣＡＲＴ） 广泛分布于中 枢神经系统和外周神经系统， 被认为是参与食物摄入 调控的主要无食欲肽［１］ 。 ＣＡＲＴ 是一种关键的神经递 质和激素， 参与调节多种生物过程， 包括食物摄入、 维持体重、 奖励和成瘾、 应激反应、 心理刺激效应和 内分泌功能， 并被报道与家畜繁殖力、 生产性能有 收稿日期： ２０１９－０３－２１ ； 修回日期： ２０１９－１２－１６ 基因项目： 广西科技计划项目 （桂科 ＡＢ１６３８００４０）； 广西水牛研 究所基本科研业务费项目 （水牛基 １８０５０３） 第一作者： 于农淇 （１９９１－）： 女， 壮族， 硕士 ∗ 通信作者： 杨春艳， 副研究员， 研究方向为动物遗传育种与繁 殖， Ｅ－ｍａｉｌ： ８６７４８２２７＠ ｑｑ􀆰 ｃｏｍ。 关［２－４］ 。 水牛 ＣＡＲＴ 基因（Ｇｅｎｅ ＩＤ： １０２４１３６８２，ＮＷ＿ ００５７８５８１３）全长为 ２ ０５９ ｂｐ， 有 ３ 个 ＣＤＳ 区， ｍＲＮＡ 全长 ７７５ ｂｐ， ＣＤＳ 全长 ３１２ ｂｐ。 前人对水牛 ＣＡＲＴ 及 其基因的研究不多， 尤其缺少奶水牛上该基因结构、 表达蛋白分析的相关研究。 本研究通过克隆奶水牛 ＣＡＲＴ 基因 ＣＤＳ 区序列， 分析研究其编码蛋白质的氨 基酸结构及蛋白定位、 互作， 丰富了 ＣＡＲＴ 基因数据 信息， 为今后 ＣＡＲＴ 对水牛内分泌和生长繁殖作用的 研究提供数据支撑。 １ 材料与方法 １􀆰 １ 材料 试验所用水牛卵巢组织样本来自广西南宁屠宰 畜牧与兽医 ２０２０ 年 第 ５２ 卷 第 ２ 期 ·１·