[发明专利]一种肌肉生长抑制素MSTN的突变体及其应用

说明书

本发明涉及基因工程及遗传育种技术领域，具体涉及一种肌肉生长抑制素MSTN的突变体及其应用。本发明提供的MSTN蛋白突变体，具有如SEQ ID NO.1所示的氨基酸序列。所述突变体能够明显促进动物的骨骼肌的生长发育，携带本发明所述的MSTN突变体的动物的肌纤维密度显著提高，动物表现明显的双肌臀性状，产肉量也可随之增加。本发明提供的MSTN蛋白突变体及其编码基因可在实践中用于制备双肌臀表型动物模型或用于双臀肌性状动物的遗传育种。

技术领域

本发明涉及基因工程及遗传育种领域，具体涉及一种肌肉生长抑制素(MSTN)的突变体及其应用。

背景技术

肌肉生长抑制素(myostatin，MSTN)，又称GDF-8，属于TGFβ(transforming growthfactor beta)超家族的成员。McPherron等克隆了不同物种的myostatin基因的cDNA序列,经分析发现，小鼠、大鼠、人、猪、鸡和火鸡的myostatin蛋白的C-末端区域的氨基酸序列的同源性高达100％。1999年，Stratil等克隆出了猪的myostatin基因，猪Myostatin基因含有3个外显子和2个内含子。Myostatin蛋白含有376个氨基酸残基，主要包括三个部分，N末端的信号肽序列，一个含有4个氨基酸残基(RSRR)的蛋白酶水解位点，C末端的含有109个氨基酸残基的成熟区序列。Myostatin对骨骼肌的生长发育具有明显的负调控作用。

目前，已在不同物种中发现MSTN基因序列的不同突变类型导致了Myostatin蛋白活性的降低，进而导致骨骼肌肥大的现象。皮尔蒙特牛的MSTN基因在第三外显子上有一个碱基的错义突变,导致Myostatin蛋白的C端成熟肽区域的半胱氨酸被酪氨酸替换，不能形成具有正常生物学活性的Myostatin的C端成熟肽蛋白，该突变造成双肌牛的臀部、大腿和上臂等部位的骨骼肌异常发达，其骨骼肌的含量比普通牛高出20％-25％。比利时兰牛的MSTN基因的第三外显子上有11个碱基的缺失，导致移码突变，翻译过程提前终止，使得Myostatin蛋白的C端成熟肽部分仅仅只有7个氨基酸，剩下的102个氨基酸(274～375)全部缺失，不能形成具有正常生物学活性的C端成熟肽蛋白。特赛尔绵羊的MSTN基因的3’UTR区域存在一个G到A的碱基突变，这部分序列恰好是mir1和mir206的靶向序列，因此导致mir1和mir206的活性受损，Myostatin蛋白的活性受到了明显的抑制，特赛尔绵羊的骨骼肌含量显著提高。惠比特犬的MSTN基因的第三外显子上存在两个碱基对的缺失，MSTN基因出现了移码突变，Myostatin蛋白的翻译提前终止，无法形成具有正常生物学功能Myostatin蛋白。在人类也发现MSTN基因的第一内含子的碱基突变导致Myostatin的mRNA序列的剪切方式出现错误，使得Myostatin蛋白失去了正常的生物学活性。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种肌肉生长抑制素(MSTN)的突变体及其应用。

肌肉生长抑制素MSTN的活性与动物骨骼肌生长发育的调控作用关系复杂，尽管MSTN对于骨骼肌生长发育起负调控的作用，但是，MSTN基因的缺失或MSTN活性的丧失对于肌肉生成发育的促进作用并不明显。肌肉MSTN基因的不同形式的低活性突变体，对于骨骼肌生长发育以及肌肉的含量水平的影响存在较大差异。本发明通过对绵羊的MSTN基因进行随机的基因突变，筛选得到一种绵羊MSTN的突变体，该突变体为缺失了野生型MSTN成熟肽(如SEQ ID NO.3所示)的第73位半胱氨酸，即含有信号肽的MSTN全长蛋白(Protein ID:NP_001009428.1)的第339位半胱氨酸；该MSTN突变体的编码基因为缺失了野生型MSTN成熟肽基因(如SEQ ID NO.4所示)的第3外显子的269-271位，即含有信号肽的MSTN全长基因编码区(Gene ID:443449)的第1016-1018位，所述MSTN突变体能够明显提高动物的肌纤维密度，携带MSTN突变体的动物具有明显的双肌臀性状。

第一方面，本发明提供一种肌肉生长抑制素MSTN蛋白突变体，具有如下任意一种氨基酸序列：