山羊睪丸和附睪頭β防御素家族的表達(dá)譜及生物信息學(xué)分析

張春香，杜海燕，張彩霞，鄭亞琳，任有蛇，姜玉鎖

(山西農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院，太谷 030801)

山羊睪丸和附睪頭β防御素家族的表達(dá)譜及生物信息學(xué)分析

張春香#，杜海燕#，張彩霞，鄭亞琳，任有蛇，姜玉鎖*

(山西農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院，太谷 030801)

為探明山羊睪丸和附睪頭β防御素家族基因表達(dá)特點(diǎn)及其蛋白的特性。利用3只7日齡羔羊睪丸和3只成年種公羊睪丸和附睪頭的Illumina HiSeqTM2000高通量轉(zhuǎn)錄組測(cè)序數(shù)據(jù)，篩選出β防御素家族基因并進(jìn)行差異表達(dá)基因比較分析，利用生物信息學(xué)對(duì)β防御素家族蛋白特性進(jìn)行預(yù)測(cè)。結(jié)果顯示：在山羊7日齡睪丸、成年睪丸和附睪頭中分別表達(dá)7、12和33種β防御素，其表達(dá)量最高的分別是gDB123、gDB119和gDB124，成年睪丸中特異性表達(dá)是gDB33，附睪頭中特異表達(dá)有21種β防御素。山羊β防御素分子量在6.89～13.85 ku，為小分子、極性、帶正電荷、疏水性的強(qiáng)堿性多肽。山羊β防御素也是含高度保守6個(gè)半胱氨酸的空間構(gòu)象，基本結(jié)構(gòu)-C-X2-45-C-X3-6-C-X3-13-C-X4-7-CC-，其中24種β防御素結(jié)構(gòu)為-C-X5，6-C-X3，4-C-X9-C-X5，6-CC-。有16種β防御素是分泌型糖蛋白，除gDB126無(wú)磷酸化位點(diǎn)外，其余的β防御素蛋白均有磷酸化位點(diǎn)。山羊附睪頭特異性高度表達(dá)有豐富β防御素，它們是一類抗微生物的陽(yáng)離子肽，在精子成熟過(guò)程中形成精子膜上糖被，或精子運(yùn)動(dòng)獲得的過(guò)程中發(fā)揮重要作用；也可作為信號(hào)分子，某些信號(hào)通路中發(fā)揮作用。

β防御素家族；表達(dá)譜；生物信息、睪丸；附睪；公山羊

β防御素(beta-defensin，DB)是一種重要的內(nèi)源性抗菌肽，作為新型的抗生素替代品，其功能的研究及其體外提純對(duì)畜產(chǎn)品的安全生產(chǎn)具有重要意義。在雄性生殖器官中，免疫處于相對(duì)抑制狀態(tài)，因此，在其中必須有一套可替代的有效保護(hù)機(jī)制，以保證生殖系統(tǒng)能夠不受侵害。β防御素家族正是起到這種保護(hù)作用，雄性生殖器官表達(dá)有30多種β防御素，不僅保護(hù)精子免受微生物的侵襲[1-2]，而且對(duì)附睪中精子成熟和貯存也有重要作用[3-4]。研究表明有35種β防御素在大鼠生殖器官中表達(dá)，僅大鼠附睪頭中就有29種表達(dá)[1]，有38種β防御素在男性睪丸和附睪中表達(dá)[2]，29種公豬β防御素中有14種是在睪丸中表達(dá)[5]。F.Narciandi等[6]發(fā)現(xiàn)，牛13號(hào)染色體上編碼的19種β防御素均在成年公牛生殖器官中表達(dá)，在6周齡公犢生殖器官中表達(dá)有10種。比較前人的研究發(fā)現(xiàn)哺乳動(dòng)物(人、牛、豬)和嚙齒類(大鼠、小鼠)生殖器官中β防御素表達(dá)差異很大，這種差異不僅體現(xiàn)在表達(dá)量上，而且也表現(xiàn)在種類上。然而有關(guān)山羊β防御素的研究報(bào)道很少，僅有E.Bagnicka等[7]克隆了山羊舌頭β防御素1和β防御素2基因，并比較了其在幾個(gè)山羊品種間的變異。目前山羊生殖器官β防御素的表達(dá)特性尚未見報(bào)道。本研究利用7日齡和成年山羊睪丸、成年山羊附睪頭組織的高通量轉(zhuǎn)錄組測(cè)序結(jié)果，分析了公羊繁殖器官中表達(dá)β防御素家族表達(dá)特點(diǎn)，利用生物信息學(xué)分析對(duì)附睪頭表達(dá)的β防御素進(jìn)行分類，為山羊附睪頭生物學(xué)功能的研究提供寶貴的基因組數(shù)據(jù)；為研究β防御素功能、表達(dá)特性和體外表達(dá)生產(chǎn)等提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)樣品采集及轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)獲得

試驗(yàn)動(dòng)物為7日齡，2歲太行青山羊((47.8±2.5)kg)公羊各3只。采用手術(shù)去勢(shì)采集其睪丸和附睪頭，液氮保存后，干冰包裹凍存管后送深圳華大基因科技有限公司進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測(cè)序。轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)獲取及分析方法參照張春香等[8]基于高通量轉(zhuǎn)錄組測(cè)序的睪丸和附睪差異基因分析。注釋后總Unigene分為兩部分，一部分是singletons(以Unigene開頭)，另一部分是clusters(以CL開頭)。將獲取部分β防御素的序列整理后遞交NCBI數(shù)據(jù)庫(kù)(KJ508072-KJ508084)。

1.2 生物信息學(xué)分析

利用EditSeq程序(DNAStar Lasergene V5.02)預(yù)測(cè)山羊β防御素的氨基酸數(shù)量、組成和蛋白質(zhì)分子量；應(yīng)用在線軟件InterProScan預(yù)測(cè)β防御素的結(jié)構(gòu)域和功能區(qū)域。通過(guò)NetOGlyc 3.1和NetNGlyc 1.0預(yù)測(cè)β防御素潛在O、N糖基化位點(diǎn)。用在線Scansite網(wǎng)站中motif Scan軟件預(yù)測(cè)潛在磷酸化位點(diǎn)；在線網(wǎng)站PSORT上進(jìn)行β防御素蛋白的信號(hào)肽預(yù)測(cè)和亞細(xì)胞定位；應(yīng)用在線軟件protscale程序預(yù)測(cè)山羊β防御素的疏水性(Hydrophobic constants derived from HPLC peptide retention times)；利用在線iTOL軟件(Version 2.1)構(gòu)建人、牛、豬和山羊β防御素系統(tǒng)進(jìn)化樹[9-10]。

2 結(jié) 果

2.1 山羊附睪頭和睪丸β防御素種類及表達(dá)特點(diǎn)

山羊附睪頭和睪丸中表達(dá)的無(wú)可變剪接的β防御素(Goat beta-defensin，gDB)種類及表達(dá)特點(diǎn)見表1，7日齡山羊睪丸中表達(dá)的有6種：gDB123>gDB104>gDB114>gDB120>gDB108>gDB107；在成年山羊睪丸中表達(dá)的有7種，其表達(dá)量順序：gDB119>gDB123>gDB120>gDB15>gDB104>gDB29>gDB107；7日齡和成年山羊睪丸中β防御素表達(dá)的種類和表達(dá)量不同。成年山羊附睪頭中表達(dá)的有25種，表1中β防御素順序按照附睪頭中由高到低的排列，從表1可以看出附睪頭特異表達(dá)有16種：gDB124、gDB109、gDB110 like、gDB116、gDB121、gDB132、gDB118、gDB130、gDB134、gDB126、gDB127、gDB131、gDB103B、gDB117、gDB115和SPAG11V。在這些β防御素中表達(dá)量最高的是在附睪頭中特異性表達(dá)的gDB124，其片段長(zhǎng)度494 bp；其次是gDB109，長(zhǎng)度611 bp。表達(dá)量排名第3的是在7日齡山羊睪丸和附睪頭中均表達(dá)的gDB108，長(zhǎng)度483 bp，其在附睪頭的表達(dá)量分別是7日齡山羊睪丸的表達(dá)量10 875倍。成年公羊睪丸中僅有g(shù)DB119和gDB123的表達(dá)量顯著高于附睪頭。

表1 山羊睪丸和附睪頭中β防御素基因(單一)表達(dá)量 (FPKM值a)

山羊睪丸和附睪頭中表達(dá)有可變剪接的β防御素種類及表達(dá)特點(diǎn)見表2。在成年公羊睪丸和附睪頭中共有9種有可變剪切的β防御素。在7日齡公羔睪丸中有g(shù)DB128的2個(gè)轉(zhuǎn)錄本和gDB112的1個(gè)轉(zhuǎn)錄本，其表達(dá)量均較低，F(xiàn)PKM值<1。在成年公羊睪丸中表達(dá)有5種可變剪接的β防御素，其中g(shù)DB122的2個(gè)轉(zhuǎn)錄本，為睪丸最高表達(dá)量，有可變剪接的β防御素；gDB33轉(zhuǎn)錄本1和2是成年睪丸中特異性表達(dá)的；除此之外，還有g(shù)DB128的轉(zhuǎn)錄本1、gDB112的轉(zhuǎn)錄本2和gDB105的轉(zhuǎn)錄本5。在成年公羊附睪頭中有8種可變剪切的β防御素，其中可變轉(zhuǎn)錄本gDB122a的表達(dá)量最高，是成年睪丸中表達(dá)量的54倍。在附睪頭中特異性表達(dá)的有g(shù)DB108l的3個(gè)轉(zhuǎn)錄本、gDB112的轉(zhuǎn)錄本1、gDB105的轉(zhuǎn)錄本1～5、gDB30的2個(gè)轉(zhuǎn)錄本、gDB110的2個(gè)轉(zhuǎn)錄本和SPAG11E的2個(gè)轉(zhuǎn)錄本。

表2 山羊睪丸和附睪頭中β防御素基因(可變剪切)表達(dá)量

2.2 山羊β防御素家族生物信息學(xué)分析

2.2.1 山羊β防御素蛋白的理化性質(zhì)分析 從表3可以看出，山羊附睪頭中β防御素為小分子、極性和疏水性蛋白，分子量在6.89～13.85 ku，其中分子量最高的是gBD112，分子量最低的是gBD121。除gBD134和gBD108ltr3為酸性AA外，其余的β防御素均為堿性AA，其中堿性最強(qiáng)的AA是gBD129，等電點(diǎn)9.729。當(dāng)pH=7.0時(shí)，gBD117帶電量最大11.855(正電荷)；其次是gBD129，帶電量11.617；gBD110tr2帶電量最低(正電荷)0.898。gBD108tr3和gBD134是帶負(fù)電荷，帶電量分別為-1.928和-1.296。

2.2.2 β防御素家族系統(tǒng)發(fā)育分析 將從NCBI數(shù)據(jù)庫(kù)中獲取的37個(gè)人β防御素(Human defensins，hDBs)、28個(gè)牛β防御素(Cattle defensins，cDBs)、14個(gè)豬β防御素(Pig defensins，pDBs)和山羊附睪頭中38個(gè)β防御素(包括轉(zhuǎn)錄本)(gDBs)共117個(gè)蛋白質(zhì)序列用在線構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)育樹(圖1)。從進(jìn)化樹分析可以看出，4個(gè)物種的β防御素蛋白被劃分為類群A-類群H共8個(gè)類群，β防御素129、123和132單獨(dú)形成進(jìn)化支。其中類群A和E成員數(shù)較少，類群A包含β防御素123和122；類群E包含β防御素117、118和125。類群G包含15種共19個(gè)β防御素：8種牛β防御素聚為一個(gè)次級(jí)分支，人和豬的β防御素1、2和103各聚一個(gè)次級(jí)分支，人β防御素136和137聚為一個(gè)次級(jí)分支。大多數(shù)進(jìn)化樹未端分支是不同物種的同一種類β防御素，說(shuō)明β防御素種間保守性較強(qiáng)。從基因組家族進(jìn)化歷史分析，最先β防御素129，其次是β防御素123和132，類群由A～H發(fā)生歷史越來(lái)越晚。

表3 山羊睪丸和附睪頭中β防御素蛋白理化性質(zhì)

2.2.3 β防御素蛋白的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其功能區(qū)域 從表4可以看出山羊的無(wú)可變剪切的單一β防御素蛋白都具有6個(gè)半胱氨酸殘基(陰影區(qū)域)，其結(jié)構(gòu)為-C-Xn-C-Xn-C-Xn-C-Xn-CC-。除gBD112為-C-X45-C-X6-C-X3-C-X7-CC-，gBD114為-C-X14-C-X3-C-X13-C-X6-CC-，gBD107為-C-X6-C-X3-C-X9-C-X7-CC-，gBD130為-C-X2-C-X5-C-X4-C-X5-CC-外，其余β防御素蛋白均為C-X6-C-X3-C-X9-C-X5-CC-。

從表5可以看出山羊可變剪切β防御素蛋白具有2～8個(gè)半胱氨酸殘基(陰影區(qū)域)。其中g(shù)BD105轉(zhuǎn)錄本2和gBD110轉(zhuǎn)錄本1僅含有2個(gè)半胱氨酸殘基；gBD128tr 1和gBD105tr1含有3個(gè)半胱氨酸殘基；

圖1 人、牛、豬和山羊β防御素家族的進(jìn)化樹 (NJ法，自展值>80)Fig.1 A phylogenic analysis of beta-defensin genes among humans，cattle，pigs and goats (Neighbor joining method，Bootstrap>80)

gBD105tr3和4的結(jié)構(gòu)特殊，有8個(gè)半胱氨酸殘基：-C-X17-C-X2-C-X6-C-X3-C-X9-C-X5-CC-，gBD108ltr3為-C-X2-C-X8-C-X6-C-X3-C-X9-C-X5-CC-；SPAG11Etr 2有5個(gè)半胱氨酸殘基，結(jié)構(gòu)為-C-X9-C-X9-C--X6-CC-。其余β防御素均為-C-X5，6-C-X3，4-C-X9-C-X5，6-CC-。

InterProScan預(yù)測(cè)除gBD105tr1和tr2、gBD110tr1、gBD128tr1外，其余β防御素蛋白的功能區(qū)域在6個(gè)半胱氨酸殘基的區(qū)域內(nèi)，具有β防御素抗微生物的三級(jí)結(jié)構(gòu)特征。

2.2.4 山羊附睪頭β防御素蛋白糖基化位點(diǎn)和磷酸化分析 從表6可知，gDB117、gDB116、gDB129、gDB112、gDB118、gDB127、gDB131、gDB134、gDB126和gDB108ltr3均有N糖基化位點(diǎn)。除gDB107、gDB114、gDB120～124、gDB131、gDB134、gDB105tr4、gDB1101、gDB110tr2、gDB119trl和gDB122trl無(wú)O糖基化位點(diǎn)，其余的14個(gè)β防御素蛋白均含有O糖基化位點(diǎn)。從N和O糖基化位點(diǎn)的情況看，gDB107、gDB114、gDB119～124和gDB105tr4既無(wú)N糖基化位點(diǎn)，也無(wú)O糖基化位點(diǎn)，推測(cè)其不是糖蛋白。其余16個(gè)β防御素蛋白均可能是糖蛋白。除gDB126無(wú)磷酸化位點(diǎn)外，其余的β防御素蛋白磷酸化位點(diǎn)。2.2.5 山羊附睪頭β防御素蛋白信號(hào)肽預(yù)測(cè)及亞細(xì)胞定位 表6結(jié)果顯示，gDB104、gDB120、gDB121、gDB126、gDB105tr4、gDB108ltr3、gDB110tr2和gDB122tr1有信號(hào)肽，亞細(xì)胞定位到細(xì)胞外，是分泌蛋白。gDB117、gDB123和 gDB131也有信號(hào)肽，亞細(xì)胞定位在細(xì)胞核內(nèi)。gDB118、 gDB124和gDB109tr1也有信號(hào)肽，亞細(xì)胞定位在線粒體內(nèi)。gDB108、gDB112、gDB116、gDB127、gDB129、 gDB119tr1、 gDB128tr2和SPAG 11Etr2均定位在細(xì)胞核內(nèi)。gDB107、gDB114、gDB132、gDB134和gDB110like定位在細(xì)胞質(zhì)中。PSORT預(yù)測(cè)結(jié)果還顯示在gDB107、gDB112、gDB129、gDB131、gDB134和gDB122tr1蛋白的C端有ER膜保留信號(hào)(ER Membrane Retention Signals)：KKXX-like 元件，而gDB119tr1 和gDB109tr1蛋白不僅C端有ER膜保留信號(hào)KKXX-like 元件，N端還有ER膜保留信號(hào)XXRR-like 元件，因此，這些β防御素有可能是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜的分子伴侶。

表4 山羊睪丸和附睪頭中β防御素(單一序列)蛋白序列

表5 山羊睪丸和附睪頭中β防御素(可變剪切)蛋白序列

表6 山羊β防御素蛋白修飾及亞細(xì)胞定位

3 討 論

3.1 附睪頭和睪丸β防御素種類及表達(dá)特點(diǎn)

在雄性生殖器官內(nèi)β防御素發(fā)揮雙重功能，它們不僅是內(nèi)源性抗微生物肽而且還對(duì)精子的成熟發(fā)揮重要作用[3-4，11-12]。S.H.Hall等研究顯示表達(dá)在男性生殖器官中β防御素有38種之多[1]，其中高度表達(dá)的有19種：hDB120、hDB133、hDB104、hDB111、hDB118、SPAG11E、hDB105、hDB119、hDB107、hDB121、hDB108、hDB125、hDB126、hDB127、hDB128、hDB129、hDB132、hDB122p和hDB123。J.S.Zhang等[13]用RT-PCR檢測(cè)男性附睪13種β防御素中，其中附睪頭中hDB104、hDB118和hDB119表達(dá)量較高，hDB107、hDB108、hDB123和hDB1是在附睪頭中特異表達(dá)的。在大鼠生殖器官中β防御素有35種[14]，RT-PCR檢測(cè)結(jié)果顯示在睪丸中表達(dá)有7種，表達(dá)量順序由高到低是：rDB24、rDB14、rDB33、rDB27、rDB37、rDB29和rDB36；附睪頭有29種，其中特異性表達(dá)的有rSPAG11E、rDB12、rDB17和rDB18，高度表達(dá)的有rDB39、rDB44、rDB25和rDB29[2]。家鼠附睪頭表達(dá)β防御素種類與大鼠基本相同，大多數(shù)β防御素的表達(dá)部位和表達(dá)量也相同，僅有mDB15和rDB15、mDB1和rDB1、mDB44和rDB44的表達(dá)部位和表達(dá)量不同[15]，還有研究表明mDB11和mDB12是家鼠附睪頭特異性表達(dá)的[16]。M.K.Choi等[5]用RT-PCR方法檢測(cè)到2周齡公豬睪丸中表達(dá)有12種β防御素，表達(dá)量順序由高到低是：pDB4、pDB119、pDB104、pDB122、pDB115、pDB108、pDB128、pDB112、pDB129、pDB124、pDB116和pDB118，其表達(dá)β防御素種類多于本研究7日齡公羔睪丸中8種gDB123、gDB104、gDB114、gDB120、gDB108、gDB107、gDB128和gDB112。B.Guyonnet等在公豬附睪中發(fā)現(xiàn)了7種β防御素，在附睪頭中高度表達(dá)的有pDB109、pDB111、pSPAG11B、pDB121和pDB113(按照由高到低排序)，僅pDB129在附睪頭中沒(méi)有檢測(cè)到[17]。現(xiàn)研究發(fā)現(xiàn)在荷斯坦奶牛和挪威紅牛的公牛附睪頭中表達(dá)有位于13號(hào)染色體上19種β防御素，其中cDB142、cDB120、cDB122a、cDB116、cDB119和cDB117表達(dá)量最高，其次是cDB124、cDB122和cDB118，然后是cDB127、cDB128、cDB129、cDB115、cDB121和cDB123，表達(dá)量最低的是cDB132、cDB126、cDB125和cDB125a[6]。本研究轉(zhuǎn)錄組分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)成年公羊附睪頭中表達(dá)25種單一β防御素和8種有可變剪切β防御素(共22個(gè)轉(zhuǎn)錄本)，其種類較男性生殖器官38種少，這可能是本研究沒(méi)有檢測(cè)附睪體和附睪尾而引起的種類上差異。與公牛附睪頭中β防御素相比，除沒(méi)有檢測(cè)到DB142、DB125和DB125a，其余16種均在公羊附睪頭中檢測(cè)到，但表達(dá)量高低有較大的差異，除了品種差異外，所檢測(cè)的年齡階段(18、24月齡公羊)差異也有可能引起表達(dá)的差異。

3.2 山羊β防御素的生物信息學(xué)分析

3.2.1 β防御素的理化性質(zhì) β防御素是一類陽(yáng)離子肽，分子量4～10 ku[18-20]。山羊睪丸和附睪頭β防御素的理化性質(zhì)分析結(jié)果顯示當(dāng)pH 7.0時(shí)，除gBD108tr3(-1.928)和gBD134(-1.296)是帶負(fù)電荷，其余均是帶正電荷，說(shuō)明山羊β防御素是帶陽(yáng)離子短鏈多肽，均為堿性；山羊β防御素分子量在6.89～13.85 ku，高于人、鼠上報(bào)道的β防御素的分子量，這可能是種間差異引起的。

3.2.2 β防御素的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) A.A.Patil等[2]研究發(fā)現(xiàn)人、大鼠、小鼠和狗β防御素都有由6個(gè)半胱氨酸構(gòu)成的高度保守的空間模式，基本模式：-C-X5-8-C-X3-7-C-X5-13-C-X4-7-CC-，由此形成了嚴(yán)格的3個(gè)反平行β折疊[21-23]，這種結(jié)構(gòu)有利于形成可與細(xì)胞膜相互作用的低聚體，使其通透性增加[24]，使β防御素具有了抗微生物的活性。本研究中山羊無(wú)可變剪切的單一β防御素蛋白也都具有6個(gè)半胱氨酸殘基，基本結(jié)構(gòu)為-C-X2-45-C-X3-6-C-X3-13-C-X4-7-CC-。除gBD112 、gBD114、gBD105和gBD130外，其余β防御素蛋白均為C-X6-C-X3-C-X9-C-X5-CC-，該模式與現(xiàn)人、大鼠、小鼠和狗β防御素的基本結(jié)構(gòu)一致，gBD112的N端比較長(zhǎng)，這可能會(huì)增強(qiáng)本身的免疫功能[21]。對(duì)于有可變剪切g(shù)BD105轉(zhuǎn)錄本3和4、gBD108l有8個(gè)半胱氨酸殘基，SPAG11E有5個(gè)半胱氨酸殘基，這種現(xiàn)象在人β防御素也有，例如hDB105、hDB133等，半胱氨酸超出或缺失是否會(huì)引起三級(jí)空間結(jié)構(gòu)的變化目前還尚待進(jìn)一步研究。

3.2.3 β防御素蛋白修飾與功能 現(xiàn)已報(bào)道的大鼠rDB22和獼猴β防御素126是糖蛋白[3-4，25]，在精子整個(gè)表面形成糖基化外殼，可以與抗精子的抗體結(jié)合，使其不受免疫識(shí)別[26-27]。大鼠rDB15是包被精子頭部頂體部分，該基因敲除后精子運(yùn)動(dòng)能力下降，受精率降低[13]。任有蛇等[28]研究結(jié)果顯示gDB104a也是糖蛋白，包被在山羊精子的頂體部分和精子中段的線粒體上。在山羊睪丸和附睪頭發(fā)現(xiàn)的β防御素有16種可能是糖蛋白，有些是N糖基化位點(diǎn)，有些是O糖基化位點(diǎn)，還有一部分既有N糖基化位點(diǎn)也有O糖基化位點(diǎn)。山羊gDB126有10個(gè)O糖基化位點(diǎn)，推測(cè)其功能與獼猴β防御素126相似[29]。除gDB126無(wú)磷酸化位點(diǎn)外，其余的β防御素蛋白磷酸化位點(diǎn)，這說(shuō)明β防御素蛋白可能還是信號(hào)分子[30-31]，大鼠Bin 1可與未成熟精子質(zhì)膜Ca2+離子通道結(jié)合，激活Ca2+離子通道促進(jìn)了Ca2+吸收，使精子獲得了運(yùn)動(dòng)能力[12]。人附睪中高度表達(dá)hDB29通過(guò)與趨化因子受體CCR6的作用促進(jìn)精子運(yùn)動(dòng)及其親CCL20的趨化運(yùn)動(dòng)[32]。hDB3通過(guò)CCR6作用激活caspases 1 and 4、 Smad3、MAPKs 和NF-κB的通路增加皮膚角質(zhì)細(xì)胞的IL-37的表達(dá)[33]。已有研究顯示hDB5行使細(xì)胞信號(hào)的功能[34]。山羊附睪頭中β防御素的功能還有待進(jìn)一步深入研究。

4 結(jié) 論

山羊7日齡睪丸、成年睪丸和附睪頭中分別表達(dá)有7、12和33種β防御素，表達(dá)量最高的β防御素依次是gDB123、gDB119和gDB124。成年睪丸中特異性表達(dá)是gDB33，附睪頭中特異表達(dá)有21種β防御素。山羊β防御素分子量在6.89～13.85 ku，為小分子、極性、帶正電荷的、疏水性的強(qiáng)堿性多肽。β防御素結(jié)構(gòu)-C-X2-45-C-X3-6-C-X3-13-C-X4-7-CC-。有16種β防御素是糖蛋白，除gDB126外其余β防御素具有磷酸化位點(diǎn)，可作為信號(hào)分子。這些β防御素在精子成熟和母畜生殖道內(nèi)運(yùn)輸過(guò)程中發(fā)揮重要作用。

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(編輯 程金華)

Expression Profiles and Bioinformatics Analysis of beta-defensin Family Genes in the Testes and Epididymal Caput of Bucks

ZHANG Chun-xiang#，DU Hai-yan#，ZHANG Cai-xia，ZHENG Ya-lin，REN You-she，JIANG Yu-suo*

(CollegeofAnimalScienceandVeterinaryMedicine，ShanxiAgriculturalUniversity，Taigu030801，China)

The study was conducted to investigate the expression characteristics and bioinformatics analysis of beta-defensin family genes in the testes and epididymal caput of bucks.The data were from the transcriptomes of three testes of 7-day-old kids，testes and epididymal caput of three adult bucks of known fertility analyzed by Illumina HiSeqTM2000 high-throughput RNA sequencing.All beta-defensin family genes were sorted out according to annotation of unigenes and contigs for analysis of different expression.Protein profile of beta-defensins was analyzed by bioinformatics methods.The results showed that a total of 7，12 and 33 β-defensins were discovered in testes of 7-day-old kids，testes and epididymal caput of adult bucks respectively，whilegDB123，gDB119 andgDB124 were the highest expression in the testes of 7-day-old kids，testes and epididymal caput of adult bucks respectively.gDB33 was specifically expressed in testes of adult bucks.Twenty-one β-defensins were specifically expressed in epididymal caput of adult bucks.The molecular weight of β-defensins was from 6.89 to 13.85 ku.The bioinformatics analysis showed that goat β-defensins protein were small molecular，polar，hydrophobicity and basic polypeptide with positive charge.A high degrees of conservation in spacing pattern was 6 cysteines in peptides sequence of β-defensins，which consensus pattern was -C-X2-45-C-X3-6-C-X3-13-C-X4-7-CC-.However，the pattern of 24 β-defensins was -C-X5，6-C-X3，4-C-X9-C-X5，6-CC-.A total of 16 β-defensins were secreted glycoprotein.Except forgDB126，the rest of 24 β-defensins had the phosphorylation sites.The goat β-defensins family protein were also the antimicrobial cationic peptides.The rich specific-epididymis β-defensins were expressed in epididymal caput，which could coat sperm plasma membrane with glycocalyx in sperm maturation and play a vital role in making sperm motion.And β-defensins maybe were cell signal in some pathways.

β-defensins family；expression profiles；bioinformatics；testis；epididymal caput；bucks

10.11843/j.issn.0366-6964.2015.07.007

2015-01-23

山西省科技攻關(guān)計(jì)劃項(xiàng)目(20110311029；20130311025-2)

張春香(1972-)，女，山西侯馬人，副教授，博士，主要從事動(dòng)物遺傳育種與繁殖研究，Tel：0354-6285990，E-mail：zhchx66@126.com。杜海燕(1978-)，女，山西偏關(guān)人，博士生，主要從事動(dòng)物遺傳育種與繁殖研究，E-mail：dhy782@126.com。張春香與杜海燕為并列第一作者

*通信作者：姜玉鎖，教授，主要從事動(dòng)物遺傳育種與繁殖研究，Tel：0354-6285990，E-mail：jiangys_001 @126.com

S827.2

A

0366-6964(2015)07-1122-12