[发明专利]一种构建鸡肌肉肌苷酸合成途径相关关键酶基因网络调控方法

说明书

技术领域

本发明属于动物育种学、发育生物学和细胞生物学领域。涉及一种利用表达谱数据及相关生物信息工具分析和构建网络调控的方法。 

背景技术

涉及肌苷酸（IMP）合成通路中分子调控机理方面，一般而言，在整个IMP合成通路中，特别是第一阶段形成咪唑五元环和第二阶段的形成嘧啶六元环的过程中，关键酶的调控是导致表达水平差异的主要原因。然而，在IMP合成途径的关键酶方面研究较少，通过地方鸡种肌苷酸含量相关候选基因SNP（single nucleotide polymorphism）筛查，发现腺苷琥珀酸裂解酶基因1（ADSL）位点可以作为肌肉IMP含量的辅助选择标记，甘氨酰胺核苷酸合成酶（GARS）、5-氨基咪唑核苷酸合成酶（AIRS）和甘氨酰胺核苷酸转甲基酶（GART）基因（GARS-AIRS-GART）合并基因型对鸡的肉质风味性状可进行标记辅助选择。并发现在白耳鸡的不同生长阶段（3，6，9，12和15周龄）不同组织中ADSL和GARS-AIRS-GART mRNA都被检测到，并且在所有组织中表达量的变化趋势基本一致。ADSL在肝脏中的表达量最高，在大肠中表达量最低。GARS-AIRS-GART在肾脏中的表达量最高，在腿肌，心脏，大肠，小肠中的表达量也较高，在胸肌中表达量最低。另外，除ADSL，GARS-AIRS-GART外，PPAT、PAICS（AIRC）和AMPD也被证实在IMP表达水平差异方面起着调控作用。 

综上，在IMP的表达差异方面，关键酶起着决定性作用，但由于IMP的合成涉及到多个关键酶及相应的纤连蛋白、粘附分子与细胞因子等，而且每个关键酶的调控存在互作关联，所以有必要对整个关键酶的调控体系和相互作用网络进行研究，即对DNA-蛋白质信息贮存与表达调控模式进行探讨。在此网络中，转录水平的基因表达调控网络由于目标明确，分析模式清晰，效果准确等优势，更能直接地反映遗传性状表达调控网络的效应，更好地帮助我们理解复杂的分子或细胞过程机理，倍受青睐，正逐渐成为国际热点研究课题。 

就调控网络的构建问题，国内外学者均已经开展了大量相关研究工作。现有调控网络的实验资料主要来源于对大肠杆菌、酿酒酵母和线虫的调控网络的研究。有学者基于实验的基因组定位分析方法，构建了转录因子启动子结合网络，以此推导出调控网络。然而，定位分析实验方法只适用于特定的实验条件，在其它实验条件下，该方法可能失效。迄今为止，各种统计数据挖掘工具已经用于发现基因表达调控网络。其中普遍使用的有代表性的模型包括：①基于相关系数的网络模型。②基于条件概率的网络模型。它是一个用来描述一系列随机变量之间的条件独立性的一种方向性模型。③基于时间序列的网络模型。它是针对很多时间序列的基因芯片数据而开发的，包括动态贝叶斯网络模型和事件模型，需要设置很多参数。④ 根据基因扰动（Gene Perturbation）数据来推导基因调控关系。为了避免计算复杂性问题，把基因表达数据、DNA序列和功能注释整合成一个可以理解的模型，以构建基因表达转录调控网络。此外，利用基因表达数据、启动子序列和转录因子结合位点数据来构建转录调控网络。这种方法需要假设数据满足正态分布，而这种假设还没有得到证实，导致所得结果的可信度不高。因此，针对具体的生物学事件，发展更加适用的基因调控网络构建方法是一项十分重要的研究工作。 

本研究以我国地方鸡种如皋黄鸡为素材，构建IMP合成途径中8个关键酶的寡核苷酸探针（公知），在分子杂交的基础上筛选出基于RNA水平上的调控模型，揭示风味物质—IMP合成关键酶在转录水平上的表达差异，意义在于：①探明IMP合成途径中关键酶之间的相互作用机理，明确调控网络模型（立体式网络或级联式网络）；②通过不同模式网络的筛选，建立RNA介导的IMP的不同时空表达的网络调控模型，从分子水平上认识细胞、组织的功能；③我国具有丰富鸡品种遗传资源，这些资源是我国养鸡业可持续发展的基石，尤其是地方鸡种良好的肉品质、独特的风味将会成为未来市场竞争中新的支撑点。阐明适合我国地方鸡种主要风味物质-IMP的种间和时空表达差异的分子机理，为“优质鸡”的培育和产业发展提供理论依据。 

发明内容

本发明的目的是构建IMP合成途径中8个关键酶的寡核苷酸探针，在分子杂交的基础上筛选出基于RNA水平上的调控模型。