鸡节律相关基因家族生物信息学及表达分析

来源：中国畜牧兽医杂志2025年第12期北京时间：

作者：葛华梁, 任敏鹏, 张夕霏, 杨姣, 耿立英, 张传生, 李祥龙

单位：河北科技师范学院, 河北省特色动物种质资源挖掘与创新重点实验室, 秦皇岛 066004

摘要：【目的】试验旨在系统分析鸡节律相关基因家族，探究鸡在持续黑暗条件下松果体内源性节律基因的表达规律，并分析鸡松果体部分节律基因在胚胎后期到育雏初期的表达模式。【方法】通过查询InterPro数据库，获取多种节律相关基因家族序列，构建系统进化树，分析其蛋白理化性质、保守结构域、顺式作用元件等。基于转录组数据，采用RAIN算法与PSEA分析内源性节律基因的表达特征，并采用实时荧光定量PCR分析不同阶段燕山红玉鸡与巴布考克B380鸡松果体中节律基因的表达模式。【结果】共鉴定到7个节律相关基因家族(PER、CRY、CLOCK、BMAL、ROR、TIMELESS、OPN4)。系统进化树显示，CLOCK与BMAL基因在进化中较为接近。染色体定位分析发现，各基因家族成员分散分布在不同染色体上，仅发现OPN4与RRH基因存在串联重复。蛋白理化性质分析显示，PER3和TIMELESS蛋白分子质量＞130 ku，其他家族成员蛋白分子质量＜100 ku。OPN4及其亚型OPN4-1为疏水性且含7次跨膜结构域(7tm_GPCRs)，而其他蛋白均为亲水性且无跨膜结构域。RAIN算法结果显示，CRY1与CRY2基因的表达相位存在明显差异，且二者启动子区转录因子结合位点及密度存在差异。PSEA分析结果发现，在持续黑暗的条件下，主观夜高表达基因CRY2、PER3参与昼夜节律调控及损伤DNA结合、能量代谢、脂质代谢等通路；主观日高表达基因CLOCK、ARNTL、CRY1则参与节律基因转录激活、DNA修复及损伤响应等通路。实时荧光定量PCR结果显示，CRY2、PER2和CLOCK基因表达水平在出雏第1天主观日2 h较孵化第19天显著上调(P＜0.05)，随后在出雏第10天较出雏第1天显著下调(P＜0.05)；而TIMELESS和OPN4基因表达水平均较前一阶段持续显著上调(P＜0.05)。【结论】鸡节律相关基因家族在染色体上分布较为分散，OPN4与RRH基因存在串联重复，CRY基因表达相位差异可能受启动区调控元件影响。出雏第1天，光照刺激可能显著上调雏鸡松果体CRY2、PER2等核心节律基因表达；至出雏第10天，生物钟调控网络趋于成熟。

关键词：鸡;节律相关基因家族;生物信息学;表达

基金资助：河北省鸡现代种业科技创新团队优质特色燕山红玉鸡种质创制(21326303D-5)；省属高校基本科研业务费优秀创新团队建设项目(2021JK15)