绵羊ESR基因生物信息学分析

张小雪，潘香羽，李发弟，2，王维民，2

（1.甘肃农业大学动物科学技术学院，甘肃 兰州 730070；2.甘肃省肉羊繁育生物技术工程实验室，甘肃 民勤 733300）

绵羊ESR基因生物信息学分析

张小雪1，潘香羽1，李发弟1，2，王维民1，2

（1.甘肃农业大学动物科学技术学院，甘肃 兰州 730070；2.甘肃省肉羊繁育生物技术工程实验室，甘肃 民勤 733300）

利用生物基因组学数据库，对绵羊雌激素受体（estrogen receptor，ESR）基因进行生物信息学分析。结果表明，绵羊ESR基因含有1个1 413 bp的开放阅读框，编码470个氨基酸；ESR蛋白分子质量为53 393.85 D。ESR基因主要位于细胞核中，参与机体转录调控过程。

绵羊；雌激素受体；生物信息学分析

雌激素（estrogen）主要产生于卵泡内膜细胞、颗粒细胞和胎盘，卵泡间质细胞和肾上腺皮质也能少量产生［1］。能刺激雌性动物的副性腺和生殖道，引起第二性征的发育及性周期的变化，协同FSH、LH作用能使卵泡产生FSH、LH受体。雌激素在雌性动物各生长发育阶段都有一定的生理作用，胚胎期能促进动物胚胎子宫和阴道的充分发育；初情期前能抑制下丘脑GnRH的分泌，促进第二性征的形成，使骨骺软骨较早骨化而使骨骼较小、骨盆相对宽大，皮下脂肪易沉积、皮肤软薄、乳房发育等；妊娠期可刺激乳腺腺泡和导管系统发育，并对分娩启动具有一定作用；分娩期能与OXT协同刺激子宫平滑肌收缩，促进分娩；泌乳期可与催乳素协同作用促进乳腺发育和乳汁分泌。雌激素的作用通过雌激素受体（estrogen receptor，ESR）来介导，因而ESR的生物学作用与雌激素的生物学作用是密切相关的。ESR是配体激活转录因子家族中的一种核酸受体，具有转录调控蛋白质的功能，影响着雌激素基因在雌性脊椎动物组织中的表达与调控［2］。我们以生物基因组数据库调取的绵羊ESR的序列为基础，利用生物信息学方法，对ESR基因及其编码产物的理化性质、序列特征、蛋白质结构以及生物学功能进行预测和分析，以期为深入研究ESR基因及其编码蛋白的基本结构和生物学功能提供理论基础。

1 材料与方法

1.1 序列来源

数据资料来源于NCBI网站的GenBank数据库，包括绵羊（XM_004011538.1）、牛（NM_001001443.1）、人（NM_000125.3）、家鼠（NM_007956.4）、挪威鼠（NM_012689.1）、热带爪蟾（NM_203535.1）、金仓鼠（NM_001281325.1）斑马鱼（NM_152959.1）。括号内字符为GenBank登录号。

1.2 研究方法

绵羊ESR基因开放阅读框（Open reading frame，ORF）采用NCBI的ORF Finder程序分析，参照Kozak法则［3］；ESR编码产物的理化性质采用Bioedit及DNAStar分析软件预测；亚细胞定位采用PSORTⅡ预测［4］；功能域及功能分类采用ProtFun预测［5～6］；跨膜区域的预测采用TMHMM程序；多序列比对及同源性分析采用DNAMAN软件分析。

2 结果与分析

2.1 绵羊ESR基因开放阅读框分析

图1结果表明，绵羊ESR基因序列中有一条长1 413 bp的ORF，起始密码子位于1 bp处，终止密码子位于1 413 bp处，推测编码470个氨基酸残基。

图1 绵羊ESR基因序列的ORF分析

2.2 绵羊ESR编码产物的理化性质分析

蛋白质的基本性质包括相对分子质量、氨基酸组成和等电点等［7］。用Bioedit及DNAStar分析软件对绵羊ESR基因编码产物的理化性质进行预测，由ESR基因的氨基酸组成（图2）可以看出，ESR基因编码的470个氨基酸，组成最多的氨基酸是Leu（亮氨酸），所占比例为11.70%。其理论分子量约为53 393.85 D。

图2 绵羊ESR编码产物氨基酸组成

2.3 绵羊ESR编码产物序列同源性分析

ESR在很多物种中都有表达。ESR编码产物系统发育树（图3）证明，绵羊和牛在系统发育树中的距离最近。从图4可以看出，绵羊与牛的ESR氨基酸序列同源性较高，说明它们在进化过程具有较近的亲缘关系。

图3 8个物种的ESR基因编码产物的系统发育树

2.4 绵羊ESR编码产物亚细胞定位分析

从分析结果（表1）可知，通过工具PSORTⅡ预测ESR编码产物的亚细胞定位，其分布在细胞核的可能性为73.9%，分布在质膜的可能性为13.0%，分布在细胞质、囊泡的分泌系统和内质网的可能性均为4.3%。由此可以推断，绵羊ESR编码产物主要在细胞核中发挥生物学作用。

表1 ESR编码产物的亚细胞定位预测结果

2.5 绵羊ESR编码产物结构功能预测与分析

Protfun是一款预测分析蛋白结构功能域及功能分类的分析软件。通过Protfun分析软件预测ESR编码产物的结果（表2）可知，该蛋白主要具有转录调控的功能，其可能性最高（0.159），由此推断ESR可能参与机体的转录调控过程。

表2 ESR编码产物结构功能分析

2.6 绵羊ESR编码产物跨膜区域的预测与分析

由图5 TMHMM预测结果可知，绵羊ESR编码产物为非跨膜蛋白。

图5 TMHMM程序分析ESR编码产物的跨膜区域结果

图4 8个物种的ESR基因编码产物序列的同源性分析

3 小结

绵羊ESR基因ORF长度为1 413 bp，编码470个氨基酸残基，Leu（亮氨酸）所占比例最高，为11.7%，其理论分子量约为53 393.85 D。ESR在很多物种中都有表达，其中绵羊与牛ESR编码的氨基酸序列同源性较高，在系统发育树中的距离最近。绵羊ESR基因主要位于细胞核中，参与机体的转录调控过程。

［1］王锋.动物繁殖学鸡［M］.北京：中国农业大学出版社，2012.

［2］狄冉，贾立华，储明星，等.绵羊雌激素受体基因外显子4多态性分析［J］.中国畜牧兽医，2008，35（12）：89-92.

［3］罗轶.鸡FATP1基因cDNA的克隆、组织表达及其生物信息学分析［D］.四川农业大学动物科学技术学院，2008.

［4］NAKAI K，HORTON P.PSORT：a program for detecting sorting signals in proteins and predicting their subcellular localization［J］.Trends Biochem.Sci.，1999（24）：34-36.

［5］JENSEN L J，GUPTA R，BLOM N，et al.Prediction ofhuman protein function from post-translational modifications and localization features［J］.Journal of Molecular Biology，2002，319：1257-1265.

［6］JENSEN L J，STRFELDT H H，BORUNAK S.Prediction of human protein function according to gene ontology categories［J］.Bioinformatics，2003，19（5）：635-642.

［7］王维民，李发弟，潘香羽.绵羊LHβ基因生物信息学分析［J］.甘肃农业科技，2013（10）：14-16.

（本文责编：陈伟）

Biological Informatics Analysis of Sheep＇s ESR Gene

ZHANG Xiao-xue1，PAN Xiang-yu1，LI Fa-di1，2，WANG Wei-min1，2
（1.College of Animal Science Technology，Gansu Agriculture University，Lanzhou Gansu 730070，China；2.Engineering Laboratory of Mutton Sheep Breeding and Reproduction Biotechnology in Gansu Province，Minqin Gansu 733300，China）

This study aimed to bioinformations of sheep ESR gene.The physicochemical characteristics，structures and functions of ovine ESR were predicted and analyzed with software tools and database.Meanwhile，the phylogenetic tree of ESR and related proteins was constructed，The results shows that the ORF of ESR was 1 413 bp which encoded 470 amino acids.The sheep protein of ESR was 53 393.85 D in molecular weight.The ESR gene played an important role in transcription regulation in cell nucleus.

Sheep；Estrogen receptor gene；Biological Informatics

S826；Q57

A

1001-1463（2014）09-0030-04

10.3969/j.issn.1001-1463.2014.09.011

2014-06-09

甘肃省重大科技专项（1102NKDH023）部分内容

张小雪（1984—），女，湖北武汉人，助教，主要从事动物遗传育种与繁殖研究工作。联系电话：（0931）7631225。E-mail：zhangxx@gsau.edu.cn

李发弟（1963—），男，甘肃民勤人，教授，博士生导师，主要从事绵羊遗传育种与繁殖工作。联系电话：（0931）7631225。E-mail：lifd@gsau.edu.cn