苹果蠹蛾热激蛋白Hsp90基因的克隆及热胁迫下的表达分析

世界检疫性害虫苹果蠹蛾Cydia pomonella是一种温度耐受可塑性很高的物种。本研究针对温度波动可能导致其耐热性增强的科学问题, 采用生测法鉴定了苹果蠹蛾实验种群的高温耐受阈值, 采用同源克隆、 RACE和实时荧光定量PCR (RT-qPCR)等方法研究了苹果蠹蛾热激蛋白Hsp90基因的应激表达对耐热性的重要作用。高温耐受阈值研究结果表明, 苹果蠹蛾实验种群的死亡率随温度的升高和时间的延长显著性升高, 1-5龄幼虫分别经50℃和52℃高温处理2, 5和10 min后, 3龄幼虫耐热性最差, 5龄幼虫最强。50℃和52℃分别处理10 min和5 min均可导致1-4龄幼虫全部死亡, 而5龄幼虫在这两种处理下仍有25.0%和11.1%的存活率。以35℃处理的5龄雌幼虫为材料克隆苹果蠹蛾Hsp90基因全长cDNA, 结果显示该基因全长为2 470 bp, 完整开放阅读框为2 148 bp, 共编码716个氨基酸, 预测分子量为82.07 kDa, 命名为Cphsp90 (GenBank登录号JN624775)。该基因编码的氨基酸序列与亚洲玉米螟Ostrinia furnacalis和甘蓝夜蛾Mamestra brassicae等昆虫的Hsp90的氨基酸序列一致性高达96%, 表明了Hsp90家族的保守特性。Cphsp90 mRNA的相对表达量在32~44℃高温胁迫下随温度的升高而显著增高, 证实Cphsp90是诱导型热激基因, 且mRNA相对表达量与胁迫程度正相关。Cphsp90基因的表达还具有组织特异性, 35℃处理幼虫的表皮中Cphsp90相对表达量显著高于血淋巴、 脂肪体和中肠, 应激响应最为活跃。与未经温热预处理的昆虫相比, 35℃温热预处理3 h后的5龄幼虫在40, 45和50℃更高的温度胁迫下, Cphsp90 mRNA达到最高表达量所需要的胁迫温度有所提升, 由未经预热处理的40℃处理10 min提高到45℃处理10 min, 这与温热预处理会增强5龄幼虫耐热性的现象相符, 表明Cphsp90基因的响应表达在苹果蠹蛾耐热性及其可塑性过程中发挥重要的作用。     

不结球白菜热激蛋白基因克隆及表达

从不结球白菜'暑绿'中克隆到一个受热激诱导的小分子量热激蛋白(sHSP)基因,命名为BcHSP(DDBJ登录号为AB367955),该基因核苷酸序列全长722 bp,编码157个氨基酸,与芜菁、芥蓝、拟南芥等有90%以上的相似性.实时定量检测表明,不结球白菜BcHSP转录表达受热激诱导,以叶片中表达量最高,BcHSP在不结球白菜叶片中表达特征说明它可能与植物叶片的耐热性关系更为密切.     

灰飞虱热激蛋白Hsp90基因的克隆、序列分析与表达模式

【目的】灰飞虱Laodelphax striatellus (Fallén)是水稻上的重要害虫,它严重影响了水稻的产量和品质,特别由其传播的水稻条纹叶枯病毒对水稻的危害甚至更为严重。灰飞虱分布广,对环境有很强的适应性。本研究旨在探讨灰飞虱对温度胁迫适应的分子机制进行了初步的探讨。【方法】本研究采用RT-PCR与RACE技术克隆了热激蛋白Hsp90基因的全长,利用各种生物信息方法分析了该热激蛋白的特征,实时荧光定量PCR技术用于研究Hsp90基因在不同生长发育阶段和不同温度条件下表达变化规律。【结果】我们获得一条Hsp90 基因的cDNA全长序列,命名为LsHsp90（GenBank登录号为KF660250）。 LsHsp90全长为2 740 bp,编码729个氨基酸,等电点为5.0,分子量为83.7 kDa。氨基酸序列中含有 Hsp90蛋白家族的5个签名序列及胞质特征序列 MEEVD。结构预测表明LsHsp90具有Hsp90蛋白家族典型的结构特征。系统进化关系分析表明它与多种昆虫的Hsp90序列有较高的同源性。不同发育阶段的灰飞虱体内LsHsp90表达水平处于动态的变化过程中,并在4龄若虫期达到最大值,最低表达量在其雌成虫阶段。不同性别的灰飞虱成虫体内LsHsp90表达量有显著差异（P =0.008）。高温和低温胁迫都可以诱导灰飞虱体内LsHsp90的表达,最大的表达量分别在 40℃和-9℃。在40℃下处理不同时间后发现,LsHsp90的表达水平在处理后0.5 h时最高,但随着时间的延长,LsHsp90的表达水平逐渐降低。而在-4℃下,LsHsp90的表达水平在处理后1 h时达到最大值。【结论】灰飞虱体内的LsHsp90可以响应温度的诱导,它可能在灰飞虱温度胁迫适应过程中起到重要的作用。     

热激蛋白90与热激应答

热激蛋白90(heat shock protein 90,HSP90)作为机体重要的分子伴侣之一,主要是维持机体内环境的稳态.在机体遭受内外界刺激时,体内氧化-抗氧化平衡失调诱发机体热激应答,诱导HSP90高表达来抵御刺激对机体造成的损伤.     

热激蛋白90抑制剂

分子伴侣热激蛋白90(heat-shock protein 90,Hsp90)在生物体内具有重要的生理功能,它在许多肿瘤细胞中表达增加。临床研究发现Hsp90抑制剂单一用药或者联合用药都具有较好的抗肿瘤效果,因此目前Hsp90被认为是癌症治疗一个非常有潜力的靶标。本文总结了Hsp90的结构功能、Hsp90抑制剂的作用机理以及Hsp90抑制剂的临床应用前景,希望为设计和开发新的Hsp90抑制剂提供一定的参考。     

大螟热激蛋白83基因克隆及序列分析

【目的】近年来,大螟Sesamia inferens(Walker)对水稻的为害逐渐加重并成为水稻的重要害虫之一。HSP83家族作为分子伴侣参与生物生长发育并对外界刺激产生响应,对生物功能蛋白质的正确折叠及胁迫信号传递有着重要意义。本研究旨在克隆大螟HSP90家族HSP83基因的c DNA及基因组全长序列,分析其基本特性。【方法】应用RT-PCR及RACE技术从大螟中克隆HSP83基因的c DNA序列;获取基因组序列,进行基因组验证,并与c DNA序列比较分析其有无内含子;进行系统发育分析。【结果】大螟HSP83基因被命名为Sihsp83(Gen Bank登录号:KM077137),长度为2 496 bp,开放阅读框长2 154 bp,编码717个氨基酸,推测分子量为82.6 ku。该基因编码的氨基酸序列中含有5个HSP90家族保守序列,在C-末端存在细胞质定位信号。大螟HSP83基因组序列长度为2 218 bp(Gen Bank登录号:KM077138),不含内含子。在系统发育树中,大螟HSP83与其他夜蛾科昆虫的HSP90家族聚为一支。【结论】获得的大螟HSP83基因是HSP90基因家族成员;大螟的HSP83是细胞质热激蛋白,具有很高的保守性。     

千里光热激蛋白90-3(Hsp90-3)的生物信息学与功能分析

Hsp90是真核细胞重要的一类分子伴侣,与植物的生长发育、抗逆性、信号转导及生物进化等功能密切相关.为了深入理解高等植物Hsp90结构与功能的关系,该研究从千里光(Senecio scandens)全长cDNA文库中分离到Hsp90-3基因.序列分析结果表明,该基因编码699个氨基酸的多肽,与拟南芥(Arabidopsis thaliana)AtHsp90-3(登录号:NP_200412.1)的同源性最高,为93.71％;预测蛋白质的分子量为79.78 kD,理论等电点为5.08.信号序列分析结果发现,该蛋白主要定位于细胞的细胞核、过氧化物酶体、叶绿体类囊体膜及叶绿体基质中,提示作为分子伴侣,高等植物Hsp90-3参与细胞内膜系统蛋白质的转运.结构与功能分析发现,该蛋白有3个结构域及1个连接区,推测Hsp90-3在真核细胞的信号转导、转录调控及胁迫表达等过程中发挥重要功能.     

低温对麦红吸浆虫滞育解除及蜕皮激素受体基因EcR和热激蛋白基因Hsp70和Hsp90表达水平的影响

[目的]本研究旨在明确破茧率和破茧所需时间作为典型的专性幼虫期滞育昆虫麦红吸浆虫Sitodiplosis mosellana滞育解除指标的可行性,探讨蜕皮激素受体基因EcR和热激蛋白基因Hsp70和Hsp90在低温解除滞育中的作用.[方法]9月上旬采自田间的麦红吸浆虫滞育幼虫在低温(4℃)和自然变温处理不同时间(0～9...     

人Hsp90α基因克隆、中试发酵及生物信息学分析

目的:克隆获得人热休克蛋白90α(Hsp90α)基因,构建其原核表达载体,分离纯化重组蛋白,为Hsp90抑制剂的体外筛选奠定基础.方法:TRIzol Reagent法提取K562细胞总RNA,通过RT-PCR获得Hsp90α-cDNA.以该cDNA为模板PCR扩增Hsp90α基因,目的基因和质粒pET28a(+)经Nco Ⅰ和Xho Ⅰ双酶切后,连接酶切片段,将重组DNA转化DH5α,酶切及测序鉴定重组体.将构建好的重组质粒转化Rosetta(DE3)菌株,IPTG诱导,经条件优化后进行中试发酵、纯化以及Western blot鉴定.结果:原核表达载体pET28a(+)-Hsp90α成功构建,可在Rosetta(DE3)中正确表达,中试发酵收菌574g且表达产物以可溶性形式存在,纯化产物纯度为97%.结论:利用分子克隆技术建立了Hsp90α基因的原核表达和中试发酵的条件,为更深入地研究其在抗肿瘤治疗中的作用打下基础.     

昆虫热激蛋白90的研究进展

热激蛋白90(Heat shock protein 90,Hsp90)是细胞内最为广泛的分子伴侣之一,间接调控细胞内多条与细胞增殖、分化、存活、滞育以及与凋亡相关的信号转导通路。近年来,对Hsp90家族成员在分子水平上的认识不断深入,Hsp90已成为细胞免疫、信号转导以及抗肿瘤研究的前沿课题。昆虫功能基因组的研究正在世界范围内掀起热潮,与昆虫滞育相关热激蛋白的研究也不断深入。对近年来国内外Hsp90的生物学特性、生物学功能及其在昆虫防治中的研究现状及前景进行综述,以期为害虫综合防治的研究提供参考信息。     

番茄热激蛋白90的全基因组鉴定及分析

热激蛋白90(Heat shock protein 90,Hsp90)是植物应对不良环境胁迫产生的一类特定的抗逆蛋白。文章以番茄(Solanum lycopersicum L.)基因组数据为平台,借助生物信息学方法对Hsp90基因家族进行鉴定与分析。结果表明,番茄至少含有7个Hsp90基因,不均匀分布在6条染色体上,氨基酸序列长度为267~794aa,内含子数目为2~19;共线性分析发现两对基因(Hsp90-1和Hsp90-3,Hsp90-5和Hsp90-7)以片段重复形式存在。MEME(Multiple Em for Motif Elicitation)分析显示,番茄Hsp90基因编码的氨基酸序列具有多个保守基序;聚类分析揭示番茄、水稻(Oryza sativa L.)和拟南芥(Arabidopsis thaliana L.)Hsp90基因可以分为5组,存在3对直系同源基因和4对旁系同源基因;基于RNA-seq数据库表达分析发现,3个基因(Hsp90-5、Hsp90-6和Hsp90-7)在营养器官和生殖器官中表达量较高,4个基因(Hsp90-1、Hsp90-2、Hsp90-3和Hsp90-4)除在番茄转色后10 d的果实中表达量较高外,其余组织中表达量均较低;对Hsp90基因启动子序列进行分析,发现了多个参与植物对逆境胁迫的顺式作用元件,如HSE、CCAAT-box。此外,qRT-PCR检测结果表明,在叶片热胁迫条件下,番茄Hsp90基因的表达量均存在增强趋势,表明这些基因参与了番茄叶片应对高温胁迫的反应。研究结果为鉴定番茄Hsp90基因的功能和进化起源奠定了基础。     

甘蔗小分子量热激蛋白(sHSP)基因克隆及水分胁迫下的表达分析

为甘蔗抗逆胁迫机制研究提供依据,以甘蔗叶片总RNA为模板,通过RT-PCR扩甘蔗小分子量热激蛋白(sHSP)基因的cDNA,采用生物信息学软件分析所克隆基因的编码蛋白特性,并用荧光定量PCR分析该基因的表达情况。结果表明,克隆得到的c DNA片段长度为659 bp,包括1个459 bp的开放阅读框,编码132个氨基酸。同源性分析表明,sHSP基因在14个不同植物中的一致性为69%-96%。甘蔗sHSP具有典型的HSP结构域,并且非常保守。实时荧光定量分析结果表明,随着甘蔗干旱胁迫时间的延长,sHSP基因表达量缓慢下降后明显增加,干旱胁迫加硅处理的甘蔗叶片sHSP基因表达量峰值出现比干旱处理推迟48 h。说明sHSP受到了干旱胁迫的诱导表达,同时硅能提高甘蔗抗旱性。     

柑橘全爪螨热激蛋白基因PcHsp90的克隆及表达模式分析

【目的】研究热激蛋白基因Hsp90在柑橘全爪螨Panonychus citri生长发育及响应高温和低温胁迫方面的作用。【方法】采用RT-PCR和RACE技术克隆柑橘全爪螨Hsp90基因cDNA全长序列;利用生物信息学软件分析该基因的序列特性;运用荧光Real-time PCR技术,分析Hsp90基因mRNA在该螨各发育阶段、高温及低温胁迫条件下的表达模式。【结果】克隆鉴定出柑橘全爪螨一条Hsp90基因的c DNA全长序列,命名为PcHsp90(Gen Bank登录号:GQ495086),全长为2 763 bp,包含2 193 bp的开放阅读框,编码730个氨基酸,编码蛋白质的理论分子量和等电点分别为83.85kDa和4.99,氨基酸序列包括Hsp90家族的5个特征基序及细胞质型Hsp90的特征序列"MEEVD"。系统进化分析表明,PcHsp90与朱砂叶螨Tetranychus cinnabarinus的Hsp90首先聚为一支,然后再与肩突硬蜱Ixodes scapularis的Hsp90聚合,说明它们较近的亲缘关系。PcHsp90在柑橘全爪螨的各发育阶段均有所表达,其中在幼螨期表达量较低,且显著低于若螨和成螨期的表达水平(P=0.015)。0~10℃低温胁迫下,Pc Hsp90的mRNA相对表达量无显著变化(P=0.492);但在35~41℃高温胁迫下,Pc Hsp90的mRNA相对表达量随胁迫温度的升高而上调,尤其是当温度升高到41℃时,mRNA相对表达量达到对照(25℃)的6.75倍,且差异达显著水平(P=0.007)。【结论】柑橘全爪螨PcHsp90不仅对该螨的生长发育具有重要作用,而且是其响应高温胁迫的重要机制之一。     

家蚕小热激蛋白家族成员Hsp23.7基因的克隆与分析

Hsp23.7基因是小热激蛋白家族的成员,本文研究了家蚕BombyxmoriL.的Hsp23.7基因,并对其进行了原核表达,获得了相应分子量的表达产物。推导的开放阅读框编码210个氨基酸,分子量为23.7ku,等电点为5.17。同时,利用实时定量PCR技术对Hsp23.7基因在家蚕不同组织的表达谱进行了鉴定。结果显示Hsp23.7基因在5龄幼虫时期的各组织中都有表达,在卵巢中表达量最高,达到3.64×107拷贝数/μg,其次在脂肪体,翅原基,马氏管中表达量也较高,在血淋巴中表达量最低,仅为7.11×103拷贝数/μg。     

植物热激蛋白90的结构和功能

文章从结构和功能两个方面介绍植物热激蛋白90的研究进展。     

三角帆蚌热休克蛋白70基因克隆及其表达分析

对三角帆蚌HSP70基因序列进行全长克隆及其分子生物学分析,并检测其在不同水温刺激下鳃组织中的表达变化。通过高通量转录组测序获得三角帆蚌HSP70基因（HcHSP70）长片段,采用3'RACE对其进行了3'末端克隆,经拼接得到HcHSP70 cDNA全长序列。采用多种分子生物学软件对HcHSP70 cDNA全长序列进行了特征分析,采用实时荧光定量PCR技术检测了其组织分布,并结合Western-blot技术检测蚌鳃中该基因mRNA与蛋白经不同水温刺激后的表达变化。结果显示,HcHSP70 cDNA全长为2298 bp,其中开放阅读框为1974 bp,编码657个氨基酸。预测分子量大小为71.6 Ku,pH7.0时的理论等电点为5.61。氨基酸序列分析表明,HcHSP70氨基酸序列含HSP70家族的3个标签序列（I₉DLGTTYS₁₆、I₁₉₇FDLGGGTFDVSIL₂₁₀和I₃₃₆ VLVGGSTRIPKVQK₃₅₀）,与长牡蛎及泥蚶的HSP70同源性最高（91%）。实时荧光定量PCR检测结果显示,HcHSP70在鳃、性腺、肝胰腺、外套膜及肌肉等5种被检组织中均有表达,以肝胰腺中的表达水平最高。实时荧光定量PCR与Western-blot技术检测皆表明,蚌鳃组织中HcHSP70基因与蛋白的表达量在37℃时达到最高,而在40℃水温刺激下表达水平下调至正常值,表明其在适应高温刺激时发挥了重要作用。     

人热休克蛋白90AB1基因克隆、原核表达、中试发酵及纯化

通过克隆人热休克蛋白90AB1基因(Hsp90AB1),构建其原核表达载体pET28a(+ )-hHsp90AB1,表达纯化获得目的蛋白,为hHsp90靶向药物筛选奠定基础.提取宫颈癌HeLa细胞总RNA,并经RT-PCR获得hHsp90AB1-cDNA.以hH-sp90AB1-cDNA为模板进行PCR体外扩增,胶回收纯化hHsp90ABl.将hHsp90AB1及pET-28a(+)质粒经Nde I和Sal I双酶切、胶回收纯化酶切片段后,体外连接酶切片段,使其定向重组,再将重组DNA转化DH5α,经复苏后,在含卡那霉素的LB固体养基上筛选出阳性克隆.挑取LB固体培养基上的单菌落经酶切及测序鉴定,证实为阳性克隆,即pET28a-hHsp90AB1体外重组成功,命名为pET28a(+ )-hHsp90AB1.重组质粒转化Rosetta( DE3)菌株,IPTG诱导表达,并对表达条件优化,以及通过SDSA-PAGE和Western blotting分析均表明Hsp90AB1蛋白得到了正确的表达,且表达产物以可溶性形式存在,优化条件下蛋白表达量约占菌体总蛋白13％.接种到18 L发酵罐中试发酵,表达产物经Ni-NTA凝胶素和层析,蛋白纯度达到98％.     

三角帆蚌热休克蛋白60基因克隆及其表达分析

利用3'RACE技术, 对高通量转录组测序所得三角帆蚌HSP60基因（hcHSP60）长片段（2629 bp）进行了3'末端克隆, 经拼接得到hcHSP60 cDNA全长序列。采用多种分子生物学软件对hcHSP60 cDNA全长序列进行了特征分析, 并采用RT-PCR技术检测了其组织分布及经冷热应激后的表达变化。结果显示, hcHSP60 cDNA全长为2807 bp, 其中开放阅读框为1707 bp, 编码568个氨基酸, 预测分子量大小为61.04 ku, pH 7.0时的理论等电点为5.63。序列中不存在信号肽与跨膜结构。氨基酸序列保守性分析表明, hcHSP60氨基酸序列与光滑双脐螺HSP60同源性最高（达82%）, 而与牙鲆、白云金丝鱼HSP60的同源性最低（为75%）。RT-PCR检测结果表明, hcHSP60在肝胰腺中的表达水平最高, 而在血液中的表达水平最低。30℃与35℃水温处理三角帆蚌4h后, 各组织中hcHSP60表达水平明显上升, 表明hcHSP60可能在三角帆蚌耐热应激反应中起着重要作用。