TYRP1基因调控水貂毛色机理研究

The coat color of mink, a kind of precious fur animal, is important qualitative character for affecting mink pelt quality. TYRP1 gene is an important candidate gene affecting animal coat color variation and has attracted widespread attention in recent years. Based on the previous work of goat and fox TYRP1 gene, this project will carry out the study of mink TYRP1 gene. Firstly, we will investigate the variation of TYRP1 and its correlationship with coat color by using comparative genomic etc. Then, we will carry out the skin differentiation expression of TYRP1 mRNA and its coded protein. By using the dual luciferase reporter assay system etc, TYRP1 gene promoter region variation and its impact on gene expression will be studied. Additionally, we will investigate the TYRP1 gene transcription factors and their impact on gene expression by using EMSA, ChIP, etc. To understand the regulation mechanism of TYRP1 for the formation of melanin, we will evaluate effect of overexpression and knockdown TYRP1 in melanin cells. Not only will the results provide the scientific base for regulation of TYRP1 gene on molecular genetic mechanism of mink coat color, but also they have important theoretic and practical sence for study the genetic diversity of mink coat colour, and for improving the molecular breeding of mink.

水貂作为一种珍贵的毛皮动物，其被毛颜色是影响其裘皮品质的重要质量性状。TYRP1基因作为影响动物被毛颜色变异的重要候选基因，近年来得到广泛重视。本项目拟在前期对山羊和狐狸TYRP1基因研究成果基础上，开展水貂TYRP1基因研究。研究内容包括：(1)利用比较基因组学等手段研究不同毛色水貂TYRP1基因的变异类型及其与毛色的相关性；(2)开展不同毛色水貂皮肤组织TYRP1基因mRNA及其编码蛋白差异表达研究；(3)利用双荧光素酶报告系统等技术研究TYRP1基因启动子区变异及其对基因表达影响；(4)利用EMSA、ChIP等技术研究TYRP1基因的转录因子及其对基因表达影响；(5)开展TYRP1功能获得/缺失研究探讨其调控黑色素形成机制。研究结果不仅可以为揭示TYRP1基因调控水貂毛色分子遗传机制提供科学理论依据，同时对于揭示水貂毛色的遗传多样性、提高水貂分子育种水平具有重要的理论和实践意义。

大量研究表明，动物皮肤组织中 TYRP1 基因的变异与毛色密切相关，目前，对于水貂 TYRP1 基因与毛色相关性的研究几乎是空白。本项目利用 PCR 技术分别扩增水貂 TYRP1 基因的部分编码区和非翻译区，随后通过测序筛选变异位点，与毛色进行关联分析，获得了4个与毛色存在相关性的SNPs位点；利用Q-PCR、Western blot和免疫组化等技术对不同毛色水貂皮肤组织 TYRP1 基因 mRNA 及其编码蛋白差异表达特征进行了研究，发现 TYRP1 基因 mRNA 及其编码蛋白在黑色水貂皮肤组织中表达量高于咖啡色，而这两种皮肤组织中的表达量均高于白色；利用生物信息学技术对水貂 TYRP1 基因编码蛋白质结构及功能进行了分析，为功能研究奠定基础；利用细胞转染、双荧光素酶、点突变等技术对水貂 TYRP1 基因和 PMEL 基因的启动子活性、转录因子及其相互关系进行了研究，获得了水貂 TYRP1 基因和 PMEL 基因的核心启动子区，结果表明 Sp1 对水貂 TYRP1 基因和PMEL基因转录活性起正调控作用；利用甲苯胺蓝染色等方法对不同毛色水貂皮肤组织中黑色素细胞的定位和分布特征进行了研究，结果表明黑色水貂表皮可见大量黑色素颗粒，咖啡色水貂表皮中黑色素颗粒较少，而白色水貂表皮中几乎没有黑色素颗粒，该结果与 TYRP1 基因在不同毛色水貂皮肤组织中的差异表达相一致；差异表达的 TYRP1 基因可能通过影响黑色素的合成从而调控不同毛色的形成。本项目的研究将为彩色水貂皮毛育种新材料的创制提供一定的理论依据。