三角帆蚌KuSPI基因的克隆及表达分析

Kuntiz型丝氨酸蛋白酶抑制剂(Kuntiz-type serine proteinase inhibitor,KuSPI)又称胰腺胰蛋白酶抑制剂,能够和相应的蛋白酶互作来调控生物体内的级联反应。本研究通过RACE克隆得到三角帆蚌KuSPI cDNA全序列共624 bp,包含38 bp和148 bp的5'和3'端UTR,ORF(open reading frame)438 bp,编码氨基酸145个,分子量为16 397.5 u,KuSPI氨基酸序列的同源性分析后发现其包含1个典型Kuntiz结构域,属于典型的KuSPI基因。qRT-PCR检测表明:KuSPI基因在闭壳肌、外套膜、肠、斧足、肝、血液、鳃、性腺和肾脏中均有表达,在外套膜中最高。利用嗜水气单胞菌进行诱导后发现,KuSPI基因在外套膜中表达量变化最大,呈现明显的先升高再降低趋势。外套膜是三角帆蚌先天免疫的首道防线,我们推测Ku SPI基因在其免疫反应中起到重要作用。     

三角帆蚌钙网蛋白基因cDNA的全长克隆与表达分析

采用同源克隆策略和RACE技术,从三角帆蚌（Hyriopsis cumingii）外套膜组织中成功克隆得到钙网蛋白（Calreticulin,CRT）基因的全长cDNA序列,共1838 bp,开放阅读框为1257 bp,编码418个氨基酸,5'端非编码区为75 bp,3'端非编码区为506 bp,基因序列提交GenBank的登录号为JX416227。生物信息学分析表明,三角帆蚌钙网蛋白基因具有一段信号肽序列、两条典型的钙网蛋白家族标签序列KHEQNIDCGGGY和IMFGPDICG、三个保守的N-、P-和C-端功能域及内质网前导序列HDEL。NJ法系统进化分析显示三角帆蚌首先与海洋双壳类紧密聚在一起,且与蚯蚓等环节动物亲缘关系较近,聚为一支,然后依次与虾类、昆虫、鱼类、两栖类、哺乳类聚在一起。经荧光定量PCR检测,钙网蛋白基因在三角帆蚌的外套膜、闭壳肌、斧足、鳃、肝脏、性腺、心脏、肠等8个组织中均有表达,其中在外套膜、鳃和斧足等与贝类钙代谢相关的组织中表达量较高预示其可能参与三角帆蚌的钙代谢。不同Ca2+浓度处理试验的结果表明,随着水体中Ca2+浓度逐渐升高,三角帆蚌钙网蛋白基因在外套膜中的表达水平呈先上升后下降的趋势,并在60 mg/L时达 到最高峰,表明适宜的Ca2+浓度可促进钙网蛋白基因表达,而过高的Ca2+浓度则会抑制其表达。同时在60 mg/L Ca2+浓度条件下,对三角帆蚌外套膜进行不同时间的表达试验,结果表明钙网蛋白基因的表达量随时间推移先上升,并于48h达到最大表达量,而后逐渐下降。上述结果为进一步深入研究钙网蛋白基因的功能及其调控机理奠定基础。       

池蝶蚌HsPif基因的克隆及表达分析

为了探究池蝶蚌(Hyriopsis schlegelii)酸性基质蛋白Pif基因的基本功能,研究通过RACE-PCR技术首次在池蝶蚌中获得了Pif基因的cDNA全长序列,命名为HsPif,其全长为3457 bp, 5′端非翻译区(5′UTR)为485 bp,3′端非翻译区(3′UTR)为363 bp,开放阅读框(ORF)3072 bp,共编码1023个氨基酸,生物信息学分析结果显示HsPif蛋白含有一个von-Willebrand因子A型结构域和三个几丁质结合结构域;氨基酸组成成分结果表明天冬氨酸含量最高,组氨酸含量最低; HsPif蛋白亲水指数为–0.566,为亲水蛋白。构建系统进化树分析显示Pif基因保守性较高,与三角帆蚌(Hyriopsis cumingii)Pif相似度最高,且与其他贝类在同一个大支上。组织荧光定量PCR结果表明:HsPif基因主要在外套膜中表达;分子原位杂交显示杂交反应主要在外套膜上皮细胞发生。进行植核手术后进行qPCR检测HsPif基因的表达量变化,实验结果表明, HsPif基因可能与珍珠层的分泌有关,有助于进一步了解珍珠形成的机制,为珍珠养殖提供参考。     

三角帆蚌碳酸酐酶Ⅳ基因的克隆及表达分析

三角帆蚌碳酸酐酶Ⅳ(carbonic anhydraseⅣ, HcCA4)基因属于α-CA家族,这是一类含Zn2+的金属酶。α-CA家族加速了CO2和HCO3-之间的相互转化,并对软体动物碳酸钙(CaCO3)的形成、酸碱平衡、钙化和生物矿化起重要作用。本研究通过RACE的方法得到了HcCA4的全长cDNA,共3 043 bp,其中3'与5'端的UTR分别为137 bp、2 021 bp和885 bp的ORF (Open reading frame)区,共编码294个氨基酸,分子量为34.086 kD。对HcCA4的氨基酸序列进行同源性分析之后,发现一个完整的α-CA Superfamily结构域,证明HcCA4属于α-CA家族的基因。qRT-PCR结果表明:CA4基因在前端缘膜、中央膜、后端缘膜、斧足、肝、鳃、性腺和肾脏都有表达,在外套膜的前缘膜和中央膜,鳃中具有高表达。鳃是三角帆蚌呼吸器官,推测CA4参与呼吸作用;外套膜是三角帆蚌分泌矿化物质的关键组织,推测HcCA4参与珍珠层形成。     

三角帆蚌Hc-GSK3β基因鉴定及内壳色性状相关SNP筛选

为了探究三角帆蚌(Hyriopsis cumingii)糖原合成激酶-3β(GSK3β)基因对壳色的影响,研究采用RACE技术获得Hc-GSK3β基因cDNA全长1867 bp,其中包含1261 bp的ORF区编码420个氨基酸, ORF中含有一个S＿TKc结构域,该结构域序列高度保守。组织差异表达分析发现Hc-GSK3β基因在紫色蚌鳃、斧足、内脏团和边缘膜组织中表达量高于白色蚌的表达量(P<0.05),且在斧足和边缘膜表达差异水平达到极显著(P<0.01),而在紫色蚌闭壳肌组织中表达量显著低于白色蚌(P<0.05)。原位杂交(ISH)实验结果显示在三角帆蚌外套膜的外褶、中褶、內褶、背膜区和腹膜区均有阳性信号产生,且在外褶的信号表达较强烈。该基因经重测序比较,共鉴定出6个SNP位点,其中在C+185A位点的CA基因型在紫色蚌的分布频率显著高于白色三角帆蚌(P<0.05);在紫色蚌中, T+341G位点TT基因型三角帆蚌内壳颜色参数b值显著低于TG基因型(P<0.05)。研究表明, Hc-GSK3β基因参与了三角帆蚌壳色形成,筛选的SNP标记可用于三角帆蚌壳...     

三角帆蚌CypA基因的克隆及其在嗜水气单胞菌感染后的表达分析

为研究亲环蛋白A (Cyclophilin A, CypA)在三角帆蚌(Hyriopsis cumingii)免疫系统中的作用,研究利用PCR与RACE技术克隆获得三角帆蚌CypA基因全长cDNA序列(基因序列登录号:MN121742)。三角帆蚌CypA基因cDNA序列全长1237 bp,其5′非编码区(UTR)长度为57 bp, 3′非编码区长度为688 bp,三角帆蚌CypA基因的开放阅读框(Open Reading Frame, ORF)长度为492 bp,编码164个氨基酸, CypA蛋白质理论等电点为8.9,相对分子量为17.29 kD。在GenBank中进行同源序列检索,三角帆蚌CypA氨基酸序列与其他贝类CypA的相似性依次为池蝶蚌(Hyriopsis schlegelii)(99.39%)、青蛤(Cyclina sinensis)(77.44%)、菲律宾蛤仔(Ruditapes philippinarum)(78.05%)、近江牡蛎(Crassostrea ariakensis)(78.66%)和大竹蛏(Solen grandis)(75.05%)。通过SWISS-MO...     

三角帆蚌组织蛋白酶L基因的克隆和序列特征与进化分析

组织蛋白酶L在多种生理过程中具有重要作用.根据本实验室构建的三角帆蚌(Hyriopsis cumingii)cDNA文库中已标注的EST序列,利用RACE方法克隆了三角帆蚌组织蛋白酶L基因的cDNA全序列(GenBank登录号为HQ610996).结果表明,该序列全长为1 105 bp,包括24 bp的5'-末端非转录区,1 002 bp的开放阅读框和79 bp的3'-末端非转录区,共编码333个氨基酸,包含1个由20个氨基酸组成的信号肽.推测的三角帆蚌组织蛋白酶L前体肽具有组织蛋白酶前体抑制因子功能结构域,具有组织蛋白酶L家族高度保守结构基序ERFNIN[E-X3-R-X2-(I/V)-F-X3-N-X3-I-X3-N]、GNFD和GCXGG;该蛋白的半胱氨酸类蛋白酶半胱氨酸、组氨酸和天冬氨酸活性位点均高度保守.同源性分析表明,推测的三角帆蚌组织蛋白酶L氨基酸序列与其他贝类高度保守,同源性在60%-74%之间.进化分析显示,三角帆蚌组织蛋白酶L与其他贝类组织蛋白酶L聚为一支,在该支中,三角帆蚌与软体动物淡水螺(R.peregra)的亲缘关系最近.本研究结果为进一步研究三角帆蚌组织蛋白酶L的生理功能提供基础资料.     

三角帆蚌精氨酸酶基因的cDNA克隆与组织表达分析

精氨酸酶(Arginase,Arg)是生物体尿素循环当中一种标志性的酶类,它不但与生物体许多疾病相关,而且是目前用于治疗肿瘤和癌症的一种重要的工具酶。根据三角帆蚌消减杂交cDNA文库获得的EST序列,运用cDNA末端快速扩增(Rapid amplification of cDNA ends,RACE)技术获得三角帆蚌精氨酸酶基因的全长cDNA序列。生物信息学方法分析表明精氨酸酶基因cDNA序列长1720 bp,开放阅读框(651072)1008 bp,编码335个氨基酸,5端非编码区为64 bp,3端非编码区为648 bp,软件推测其编码蛋白相对分子量为36.81 kD。研究采用实时荧光定量PCR(quantitative real-time PCR,qPCR)方法分析该基因在不同组织中的表达规律,结果表明,该基因在肝脏、胃、肠、鳃、心脏、外套膜、斧足共7个组织中都有表达,但主要集中在肝脏、胃和肠消化器官中表达。这可能说明低等的无脊椎动物三角帆蚌的精氨酸酶兼具有Ⅰ型和Ⅱ型精氨酸酶的特征和功能,既可以参与尿素循环,又可以在生理和病理过程中发挥重要作用,但还需进一步验证。       

三角帆蚌SOX2基因的分子鉴定及表达分析

SOX基因家族是一系列在性别分化、胚胎发育、细胞多功能性的维持等方面具有重要作用的转录因子,在高等脊椎动物中研究比较深入,但在淡水珍珠蚌中却很少见。本研究利用RACE法克隆获得了三角帆蚌SOX2基因的序列,其cDNA全长为1 840 bp,开放阅读框为672 bp,编码氨基酸223个。该基因具有SOX基因家族典型的HMG-box蛋白结构域,与其他物种对比发现,保守性极高。实时荧光定量PCR组织表达结果显示,在斧足中表达量最高,在肝脏中最低,同时发现雌雄性腺之间存在极显著性差异,雌性性腺表达量明显高于雄性性腺;性腺在早期胚胎中表达量明显高于其他时期,推测SOX2基因参与了三角帆蚌的性别分化和胚胎发育过程。     

杀菌/通透性增加蛋白基因的克隆及在CH0细胞中的表达

从一名健康中国人外周血白细胞中克隆出杀菌/通透性增加蛋白(BPI)基因,全长1452bp,编码27个氨基酸的信号肽和456个氨基酸成熟蛋白.序列比较发现,此序列与国外发表的序列有6个核苷酸的差异,编码蛋白有4个氨基酸的差异.构建真核表达质粒,在CHO细胞中实现BPI基因的稳定表达.对重组蛋白初步纯化后进行杀菌实验,结果表明重组蛋白具有与天然蛋白同样的生物活性.     

马氏珠母贝(Pinctada fucata martensii)PmGIFLP基因的分子特征与表达分析

胃内因子(gastric intrinsic factor,GIF)是一种转运蛋白,在介导维生素B12(VB12)维持机体正常造血功能、神经系统功能和免疫调节功能等方面发挥重要作用。为探究胃内因子样蛋白(gastric intrinsic factorlike protein,GIFLP)在马氏珠母贝免疫调节中的作用,本研究运用RACE技术获得马氏珠母贝胃内因子样蛋白基因(Pm GIFLP)的c DNA序列全长,并检测Pm GIFLP在各个组织的表达模式。结果表明:Pm GIFLP序列全长1 721 bp,其中5'UTR为78 bp,3'UTR为116 bp,开放阅读框(ORF)为1 527 bp,编码508个氨基酸。预测其分子量(MW)为56 644.84 Da,理论等电点(p I)为7.13。SMART软件分析显示Pm GIFLP氨基酸序列具有2个典型的钴胺素结合结构域。多序列比对发现Pm GIFLP与其它物种的同源性较低。q RT-PCR结果表明Pm-GIFLP基因在肝胰腺中显著高表达,其次是外套膜边缘区、性腺和足。综上所述,Pm GIFLP可能参与马氏珠母贝的免疫调节作用,可为进一步探究Pm GIFLP在马氏珠母贝中免疫防御中的作用积累基础资料。     

三角帆蚌GPX基因cDNA全序列的克隆及其编码蛋白的结构分析

根据本实验室构建的三角帆蚌cDNA文库中已标注的EST序列, 利用cDNA末端快速扩增法(RACE)克隆了三角帆蚌(Hyriopsis cumingii)谷胱甘肽过氧化物酶(Glutathione peroxidase, GPX)基因cDNA全序列。序列分析表明, 该基因cDNA序列全长1286 bp, 包括5′端非翻译区(Untranslated Region) 39 bp、3′端非翻译区659 bp和开放阅读框(Open reading frame, ORF)588bp, 共编码195个氨基酸, 分子量约为22.2 kDa, 理论等电点为8.44, 属于含硒类GPX。该氨基酸序列具有GPX所有亚型中均高度保守的3个环状结构, 对酶的三级结构起稳定作用。在线分析结果表明: GPX的氨基酸序列不存在明显的疏水区, 也不存在信号肽序列。氨基酸相似性对比结果显示, 三角帆蚌GPX氨基酸序列与脊椎动物GPX-2及GPX-1的序列相似度较高, 为73.1%-80.8%, 与其他型GPX相似度较小, 相似度低于60%。构建的系统进化树显示三角帆蚌GPX与其他几种鱼类GPX聚为一类, 与其他已发表的几种软体动物GPX相距较远, 推测本实验克隆的三角帆蚌GPX基因和已发表的软体动物不属于同一种GPX类型。     

盐藻小G蛋白基因(DsRab)的克隆及在高盐胁迫下的表达分析

采用RT-PCR和RACE技术扩增了杜氏盐藻小G蛋白基因cDNA全长序列(GenBank Accession No.JN989548),命名为DsRab,对其进行生物信息学分析,并通过实时荧光定量PCR方法检测盐胁迫下该基因的表达情况。结果表明,DsRab基因的cDNA全长为1 299 bp,开放阅读框(ORF)为612 bp,编码203个氨基酸,5’非编码区78 bp,3’非编码区609 bp;保守性结构域分析可知编码的小G蛋白有4个GTP/GDP保守结构域,1个效应区、1个羧基端的半胱氨酸结构域和5个Rab亚家族共有的结构域;二级结构预测表明该蛋白有32.02%的α-螺旋,23.65%的伸展片段,44.33%的自由卷曲,三维建模成功;比对分析发现DsRab蛋白与多种生物的Ypt/Rab的氨基酸序列具有较高的同源性。荧光定量PCR结果表明,盐藻在高盐(3.0 mol/L)胁迫下,DsRab基因表达量显著上调,1 h后表达量达到最大值,为正常培养下对照组(0 h)的4.9倍,差异极显著(P<0.01)。     

杀菌通透性增加蛋白基因的克隆及在CHO细胞中的表达

从一名健康中国人外周血白细胞中克隆出杀菌 通透性增加蛋白 (BPI)基因 ,全长1 45 2bp,编码 2 7个氨基酸的信号肽和 45 6个氨基酸成熟蛋白。序列比较发现 ,此序列与国外发表的序列有 6个核苷酸的差异 ,编码蛋白有 4个氨基酸的差异。构建真核表达质粒 ,在CHO细胞中实现BPI基因的稳定表达。对重组蛋白初步纯化后进行杀菌实验 ,结果表明重组蛋白具有与天然蛋白同样的生物活性。     

M、F型ATP8基因在雌雄三角帆蚌不同发育时期的表达差异研究

双壳贝类中有两种线粒体遗传方式,一种通过精子传递线粒体基因组,一种通过卵子传递线粒体基因组。这种现象被称为线粒体基因组的双单亲遗传(doubly uniparental inheritance, DUI)。本实验首先对三角帆蚌(Hyriopsis cumingii) F、M-type ATP8基因进行了克隆,得到了它们的cDNA全序列。F-type ATP8基因全长275 bp,编码49个氨基酸;M-type ATP8基因全长222 bp,编码58个氨基酸。在此基础上研究了三角帆蚌从胚胎时期到三龄成熟时期时F、M-type ATP8基因的表达差异。胚胎期到8月龄的三角帆蚌性腺部位组织团中,M、F-type ATP8基因在各时期均有表达,同时期对比发现,F-type ATP8基因的表达量明显高于M-type ATP8基因。12月龄雌雄三角帆蚌各组织中,F-type ATP8表达量高于M-type ATP8,处于主导地位。24月龄雌雄三角帆蚌各组织中,M、F-type ATP8均能检测到表达,M-type ATP8仅在性腺中高表达。36月龄雌雄三角帆蚌各组织中,F-type ATP8均能检测到,M-type ATP8表达量都非常低;而在雄性中,仅在性腺中高表达。研究表明,随着三角帆蚌的发育,M-type ATP8仅在雄性性腺中存在,在其他组织中选择性降解。     

池蝶蚌组织蛋白酶L基因的组织表达及免疫应激分析

应用cDNA文库筛查及同源片段克隆拼接技术,克隆了池蝶蚌组织蛋白酶L(Hs-CtsL)cDNA基因全长序列(GenBank注册号为JN604558)。其cDNA全长1152 bp,5′-非翻译区(Untranslated Region,UTR)长1 bp,3′-UTR长149 bp包括1个多聚腺苷信号AATAAA和Poly(A)尾巴,开放阅读框(Open reading frame ORF)为1002 bp,编码333个氨基酸组成的多肽链。其分子量约37.7 kD,理论等电点为7.16,包含信号肽、前体域和成熟域。系统进化分析显示,Hs-CtsL同无脊椎动物组织蛋白酶L聚为一支,且同三角帆蚌亲缘关系最近,其次为褶纹冠蚌。组织表达分析结果显示,池蝶蚌组织蛋白酶L在肠、鳃、性腺、外套膜、斧足、闭壳肌、血细胞、肝胰腺、肾和心脏均有表达,其中血细胞中表达量最高。应激实验表明,经嗜水气单胞菌刺激后,Hs-CtsL在血细胞、鳃、肝胰腺和外套膜中的表达量显著上调。其中在肝胰腺中刺激后6h表达量到达峰值,在血细胞、鳃和外套膜中的表达模式近似,表现为一个波动变化,在4h、12h和48h被上调。结果暗示着Hs-CtsL除参与了池蝶蚌血细胞的先天性免疫防御以外,还参与了其消化腺免疫器官的免疫应答反应。     

家蚕MLP基因的克隆及其结构分析

利用生物信息学的方法快速获得家蚕MLP (Muscle LIM protein, MLP)基因cDNA电子序列, 经RT-PCR生物验证正确, 登录GenBank (No. DQ311195)。MLP基因cDNA长2 327 bp, ORF全长1 485 bp, 编码产生494个氨基酸。该MLP基因组DNA含有11个外显子, 10个内含子, 所有内含子/外显子边界都符合典型的GT/AG剪切模式。MLP基因编码的蛋白富含Gly (14.4%), 分子量约为53.03 kDa, 等电点(PI)为8.29。通过BLAST分析发现该基因编码的家蚕肌肉LIM蛋白, 含有5个保守的LIM结构域, 家蚕的另一种LIM蛋白(AAR23823)含一个LIM结构域, 两者可能是通过可变剪切产生; 后者可能通过竞争作用调节前者在肌细胞中的功能。MLP的克隆为进一步研究其体内功能奠定了基础。     

牛杀菌/通透性增加蛋白对脂多糖介导的炎性细胞因子表达的影响

杀菌/通透性增加蛋白(Bactericidal/permeability-increasing protein,BPI)能结合并特异地中和来自革兰氏阴性菌外膜的脂多糖(Lipopolysaccharide,LPS)。为了研究牛源BPI蛋白及其N端结构域在LPS介导的免疫应答中的作用,本文将BPI全长1 449 bp编码区序列(BPI)和其N端714 bp的编码区序列(BPI714)分别导入m HEK293细胞,分析了稳定表达的BPI或BPI714对LPS介导的炎性细胞因子表达的影响。首先将构建的p LEX-BPI/p LEX-BPI714载体分别转染m HEK293细胞,获得稳定表达牛源BPI或BPI714的m HEK293细胞;然后用LPS刺激上述细胞,分别收集刺激前、刺激后1 h、3 h、6 h、12 h、24 h、36 h和48 h的细胞,并同时收集未表达BPI或BPI714的m HEK293细胞在各时间点的样品作为对照;采用定量RT-PCR检测上述细胞中炎性细胞因子IL-8、IL-1β、TNF-α、NF-κB-1、NF-κB-2的相对表达水平,比较LPS刺激前后表达BPI/BPI714和对照细胞中上述基因转录水平的变化规律。研究表明,LPS刺激后,对照细胞中IL-8、IL-1β、TNF-α、NF-κB-2表达水平在不同时间点均显著提高(P0.05),并呈现规律性变化;而稳定表达BPI/BPI714的细胞在同样刺激条件下,IL-8、IL-1β、TNF-α、NF-κB-2基因的转录水平均未发生显著变化(P0.05)。根据我们的实验结果,在m HKE293细胞模型中BPI或BPI714均能显著降低LPS介导的炎性细胞因子表达,抑制LPS介导的免疫应答。这不仅为进一步研究BPI抑菌机制和利用其抑菌功能提供了可靠的实验依据,也为分析抗菌蛋白的抗菌效果提供了一种可靠的实验方法。     

文蛤SRBI基因克隆及其在不同壳色群体中的差异表达

为了研究SRBI基因的结构、功能以及在贝类壳色形成中的作用, 利用SMART RACE技术克隆得到文蛤(Meretrix meretrix) SRBI (Mm-SRBI)基因的全长序列, 并对其内含子特征及不同组织、不同壳色群体外套膜中的表达差异进行了分析。结果表明: Mm-SRBI基因cDNA全长1676 bp, 开放阅读框1515 bp, 编码504个氨基酸, 结构域预测发现有一个CD36结构域; 氨基酸序列比对发现, 与华贵栉孔扇贝的同源性最高(55%), 与其他物种的相似性在34%—40%, 表明该基因变异较大; 在Mm-SRBI基因中扩增出12个内含子, 均存在于开放阅读框中, 且都遵循GT-AG原则; 荧光定量PCR (qRT-PCR)结果表明, Mm-SRBI在闭壳肌、外套膜、斧足、鳃、内脏团和水管6个组织均有表达, 其中在外套膜中表达量显著高于其他组织(P<0.01), 这可能与外套膜中类胡萝卜素含量较高有关; 不同壳色群体外套膜中基因表达分析表明,Mm-SRBI在黑斑和红壳文蛤中的表达量显著高于白壳文蛤(P<0.05)。实验结果为文蛤壳色形成研究奠定了基础。