Acquisition of Complete mRNA and Genomic Sequences of Goose IGFBP5 and Its Involvement in the Develo

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与人类的非酒精性脂肪肝(NAFLD)不同,鹅的脂肪肝是生理性的,即使在严重脂肪变性的情况下,也不会出现明显的病理症状,如炎症和纤维化。肝脏作为胰岛素介导下在葡萄糖和脂质代谢调节中起重要作用的器官,是合成某些内分泌因子的主要部位,如胰岛素生长因子1和2(IGF1和IGF2)及其结合蛋白(IGFBPs)。IGFBP5是IGFBP家族中进化保守性最高的成员之一,对IGF2的调控作用比对IGF1更明显。它可以抑制或增强细胞中IGF的表达,并在骨骼、卵巢、乳腺、肾脏和肝脏中起重要作用。先前的研究表明,血清中IGFBP5的水平与非酒精性脂肪肝(NAFLD)相关,还有一些证据表明IGFBP5参与了 NAFLD的形成过程。然而,IGFBP5在鹅脂肪肝中的表达和功能尚不清楚。此前在美国国家生物技术信息中心(NCBI)数据库中发表的鹅IGFBP5基因的基因组核苷酸序列和mRNA序列并不完整。本研究首先采用5’-RACE测定法和巢式PCR法获得了鹅IGFBP5基因的全长mRNA序列,然后以新获得的5’-非翻译区(5’-UTR)序列为模板设计引物,扩增并确定了鹅IGFBP5基因内含子中缺失的序列。基于完整的mRNA序列进行生物信息学分析,结果表明鹅IGFBP5基因长度为18481 bp,含有3个外显子(外显子1、2和3分别为187 bp、119 bp和132 bp)和3个内含子(内含子1、2和3分别为17012 bp、145 bp和363 bp)。鹅IGFBP5基因的预测蛋白由145个氨基酸残基组成,具有两个保守结构域,包括IGFBP同源结构域和甲状腺球蛋白1型结构域。新获得的mRNA和基因组序列都已上传了 GenBank,编号分别为MW351707和MW362807。这些序列为进一步研究IGFBP5在鹅脂肪肝形成中的作用奠定了基础。为了确定IGFBP5在鹅脂肪肝形成中的潜在作用,从朗德鹅胚胎中分离出原代肝细胞,并用IGFBP5过表达载体与空载体转染。定量PCR分析表明,IGFBP5过表达载体转染的鹅原代肝细胞的mRNA表达量显著高于空载体组。随后对IGFBP5过表达载体与空载体转染的肝细胞进行转录组分析,共检测出777个差异表达基因(DEGs),其中80个下调基因和697个上调基因。通过对部分DEG进行定量PCR分析,验证了转录组分析数据的有效性。通过KEGG通路分析鉴定出DEG在以下通路中富集:Focal adhesion pathway,ECM-receptor interaction pathway,Regulation of the actin cytoskeleton pathway,MAPK signaling pathway 和 GnRH signaling pathway。已知这些通路与肝脏炎症和纤维化的发生有关。结果表明,IGFBP5可能通过这些通路参与鹅脂肪肝的形成,这需要通过进一步的研究加以验证。为了验证IGFBP5在鹅脂肪肝形成过程中的作用,对鹅脂肪肝与正常肝脏进行了定量PCR分析和免疫印迹测定。数据显示,鹅脂肪肝中IGFBP5基因的mRNA表达量明显低于正常肝脏,这与IGFBP5蛋白的免疫印迹分析结果一致,再一次证实了我们之前发表的结果。此外,对IGFBP5下游基因的定量PCR分析表明,相对于正常肝,鹅肥肝中DBI和LOC106036132基因的表达显著上调。免疫印迹分析表明,鹅脂肪肝中参与炎症反应的总p38 MAPK和磷酸化P38 MAPK蛋白质含量显著低于正常肝。这些结果与IGFBP5过表达载体与空载体处理的鹅肝细胞转录组分析所揭示的IGFBP5功能相一致。此外,100 nM雌二醇和10 nM胰岛素处理显著抑制鹅原代肝细胞中IGFBP5的mRNA表达,但50 nM曲格列酮和50 mmol葡萄糖处理无显著影响。以上发现表明,IGFBP5通过许多基因(例如DBI,LOC106036132)和p38 MAPK途径参与鹅脂肪肝的形成。总之,抑制IGFBP5表达导致的p38 MAPK蛋白质表达量减少可能有助于鹅脂肪肝避免病理症状如炎症和纤维化的发生。
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