绵羊PTGER3基因生物信息学分析论文

　　前列腺素E2（Prostaglandin E2，PGE2）是一种二十碳不饱和脂肪酸。目前，畜牧生产上将该激素主要用作待产母畜的催产素，在同期发情技术上也有应用。实际上，前列腺素E2在体内分布广泛，不仅仅是参与机体平滑肌的收缩，还参与炎症反应的炎性递质，干细胞增殖分化，而且在骨组织形成与改建过程中也有非常重要的调节作用[1]。前列腺素E受体3基因（Prostaglandin E receptor 3，PTGER3）编码前列腺素E2受体EP3蛋白[2]。EP3蛋白是前列腺素E2（Prostaglandin E2，PGE2）的受体中的一种亚型，属于G蛋白偶联受体家族（G-protein coupled receptors，GPCRs）[3]。G蛋白偶聯受体家族的成员庞大，主要通过结合和调节细胞G蛋白活性完成细胞内信号传递，是细胞重要的代谢门控。此外，部分GPCRs参与细胞增殖转化炎症变态等机体反应，具有重要的生物学意义[3-5]。根据G蛋白偶联信号传导理论，前列腺素E2需要与前列腺素E2受体EP3蛋白结合，EP3蛋白与多种G蛋白偶联，才能将细胞外信号转为细胞内信号。

　　本试验利用生物信息学相关网页和软件对绵羊的PTGER3基因进行理论分析，预测绵羊PTGER3基因及其编码蛋白的结构和功能，对实际生产科学应用前列腺素E2提供指导，为下一步羊的PTGER3基因重组实验提供帮助，为未来PTGER3基因检测技术对绵羊进行选育提供理论依据。

　　1 材料与方法

　　1.1 试验材料

　　试验序列材料来源于美国国家生物信息中心（http：//www.ncbi.nlm.nih.gov/），下文简称为NCBI。本研究选用绵羊（XM_012173631.2）、山羊（XM_018045482.1）、牛（NM_181032.1）、人（XM_011541810.2）、家鼠（XM_011240037.1）、狗（NM_001002958.1）、猪（XM_013988866.1）和鸡（NM_001040468.1）8个物种的mRNA序列。括号内为NCBI中的GenBank数据库的登录号。

　　1.2 试验方法

　　绵羊PTGER3基因开放阅读框（Open reading frame，ORF）利用NCBI网页中的ORF Finder程序对其mRNA序列进行识别预测分析；PTGER3基因编码产物的理化性质采用ExPASy在线预测；对编码产物的位置分布采用PSORTⅡ亚细胞定位分析预测；编码产物结构功能分析采用是ProtFun网页预测；跨膜区域预测分析采用信号肽网页在线分析；二级结构采用Jpred网页预测；利用DNAMAN软件对试验序列的同源性进行分析比较。

　　2 结果与分析

　　2.1 绵羊PTGER3基因的ORF分析

　　开放阅读框（Open reading frame，ORF）是一段可编码蛋白质的，中间无终止序列打断从启动子到终止子的碱基序列。通过识别ORF可以快速识别出基因序列中的编码区域。图1为绵羊PTGER3基因的开放阅读框的结果，可知此序列中共识别有12个开放阅读框，其中最大的开放阅读框长度为1 239 bp，分析是由412个氨基酸构成了该编码产物的。

　　2.2 绵羊PTGER3基因编码产物序列同源性分析

　　由图2可以看出，研究对照的8个物种中均表达有PTGER3基因。尤其绵羊、牛的序列同源性高，因此推测这2个物种的亲缘关系较近。根据图3的PTGER3基因编码产物的系统发育树可以看出，绵羊、牛同源性远高于其他物种，其亲缘相似性到达了99%；此外，绵羊与山羊的系统发育的距离很近，其亲缘相似性达到了92%。

　　2.3 绵羊PTGER3基因编码产物的理化性质分析

　　氨基酸是蛋白质的基本组成单位，图4是预测绵羊PTGER3基因编码产物的氨基酸组成的分析图，结果表明，其编码产物的理论分子量约为45 568.48 Da，其等电点为9.49，编码的421个氨基酸中，含有色氨酸、苯丙氨酸和酪氨酸，可知该编码产物可以利用280 nm的光吸收值进而预测分析溶液中的蛋白含量。此外，从氨基酸组成上发现，脂质类氨基酸占全部氨基酸的51.8%，其中脂肪族类∶芳香族类为190∶67。该蛋白还富有羟基和含硫氨基酸，所占比例分别为16.8%和7.3%。

　　2.4 绵羊PTGER3基因编码产物亚细胞定位分析

　　绵羊PTGER3基因编码产物的亚细胞定位结果如表1所示，PTGER3基因编码产物主要表达在内质网中，其可能性为66.7%，同时在高尔基体、线粒体、细胞质基质的分布概率均占11.1%。由此可以推断该基因产物作用比较专一，在细胞中的内质网、高尔基体、细胞质基质、线粒体中发挥生物学作用，可能参与调控细胞中辅助因子合成、中间代谢产物的合成以及能量代谢的生命活动。