烟夜蛾几丁质酶基因的克隆与表达

运用RT-PCR技术扩增编码烟夜蛾Helicoverpaassulta(Guen啨e)幼虫几丁质酶基因的cDNA片段,将其克隆至pMD18-T载体,获得该基因的成熟蛋白阅读框序列。将该基因重组到表达型质粒pGEX-4T-2中,并转化入原核细胞中表达,序列测定结果表明,烟夜蛾幼虫几丁质酶基因的成熟蛋白阅读框全长1338bp,编码445个氨基酸残基,预测分子量和等电点分别为50.1kDa和9.26;推导的氨基酸序列与其近缘种棉铃虫几丁质酶氨基酸序列的一致性达99%,与其他6种昆虫几丁质酶的氨基酸序列也高度一致(65%~76%),并具有几丁质酶的典型特征。将该基因克隆到原核表达载体pGEX-4T-2上并转化BL21,SDS-PAGE和Western印迹分析表明,经IPTG诱导,76kDa附近没有特异蛋白条带出现,表明烟夜蛾几丁质酶基因不能在原核表达载体pGEX-4T-2中表达。     

烟实夜蛾触角化学感受蛋白cDNA的克隆、序列分析及在大肠杆菌中的表达

利用RT-PCR技术扩增了编码烟实夜蛾 Helicoverpa assulta 触角化学感受蛋白（chemosensory protein）的全长cDNA。克隆和测序结果表明,烟实夜蛾化学感受蛋白基因核苷酸序列全长384 bp(GenBank序列号： DQ285667),编码127个氨基酸残基,预测N-末端包含16个氨基酸组成的信号肽序列,因此估测其成熟蛋白分子量为12.97 kD,等电点为5.32。将该基因重组到表达载体pGEX-4T₂中,并转入原核细胞中进行表达。SDS-PAGE和Western印迹分析表明,经IPTG诱导后,烟实夜蛾化学感受蛋白基因能在大肠杆菌BL21中表达,电泳检测到一条约39 kD的外源蛋白,与预测的融合蛋白分子量大小相符。     

小菜蛾化学感受蛋白基因PxylCSP1的克隆和表达

利用RT-PCR和RACE技术克隆到小菜蛾Plutella xylostella 化学感受蛋白（CSP）基因PxylCSP1（GenBank登录号: FJ361903）,其核苷酸序列全长405 bp,编码134个氨基酸残基,预测N-末端包含19个氨基酸组成的信号肽序列,估测其成熟蛋白分子量为13.56 kD,等电点为6.12。该基因编码氨基酸序列和其他鳞翅目昆虫CSP的氨基酸序列比对同源性较高（70%~80%）。RT-PCR结果表明PxylCSP1不仅存在于小菜蛾的触角中,还存在于头、足、腹和翅中。Real-time PCR结果表明PxylCSP1的表达水平因被测小菜蛾的性别、日龄、组织不同和交配与否而异。     

中华眼镜蛇短链神经毒素cDNA的克隆及在大肠杆菌中的表达

利用RT－PCR技术从中华眼镜蛇毒腺组织中成功地克隆了短链神经毒素CDNA。测序结果表明,该基因开放阅读框架编码83个氨基酸残基,其中对个为信号肽,成熟肽为62个氨基酸残基。该基因与GenBank报道的相同物种的神经毒素基因有相当的同源性,不同物种之间的信号肽序列十分保守。将短链神经毒素CDNA再经PCR扩增除去信号肽序列,克隆到pT7ZZ表达质粒中,转化E.coliBL21（DE3）后,经IPTG诱导可高效表达分子量为23kDa②左右的融合蛋白。表达产物占菌体总蛋白的25％左右。     

草地螟羧肽酶A基因的克隆、表达及序列分析

羧肽酶是昆虫体内重要的消化酶系之一。利用甜菜夜蛾Spodoptera exigua（Hübner）围食膜多克隆抗体免疫筛选草地螟Loxostege sticticalis L.中肠cDNA表达文库, 得到编码羧肽酶A的全长cDNA克隆。该cDNA克隆全长1 380 bp （GenBank登录号EU924506）, 开放阅读框长1 302 bp, 编码434个氨基酸, 预测分子量和等电点分别为49.1 kDa和9.56。序列含有胰蛋白酶切割位点和催化特征, 具有典型的羧肽酶A特性。将该基因与pET30载体重组后, 经IPTG诱导, 蛋白在大肠杆菌中获得了表达。     

烟实夜蛾信息素结合蛋白3 cDNA的克隆、序列分析与原核表达

利用RT-PCR技术从烟实夜蛾Helicoverpa assulta (Hass) 雄虫触角中扩增得到了信息素结合蛋白3(Hass PBP3)。克隆和测序结果表明,该基因核苷酸序列全长495 bp,编码164个氨基酸残基,预测分子量18.5 kD。并预测N-末端疏水区包含由22个氨基酸组成的信号肽。因此,成熟蛋白应包括142个氨基酸,预测分子量为16.1 kD,等电点为5.44。经氨基酸序列同源性分析发现,此序列与已知昆虫PBP3有较高的同源性,而且具有气味结合蛋白的典型特征。将该基因重组到表达载体pGEX-4T-2中进行原核表达。经IPTG诱导、SDS-PAGE分析和Western印迹检测,结果表明烟实夜蛾PBP3基因能在大肠杆菌BL21中表达,电泳检测到一条大约42 kD的外源蛋白,与预测的融合蛋白分子量相符。     

烟夜蛾性肽受体基因的克隆与表达模式分析

【目的】克隆烟夜蛾Helicoverpa assulta (Guenée)性肽受体基因并分析其表达模式, 为深入研究性肽与交配后反应的关系奠定基础。【方法】采用RT-PCR方法, 从烟夜蛾雌蛾性信息素腺体中得到性肽受体基因cDNA全序列。利用荧光定量PCR方法, 分析该基因的表达模式。【结果】序列分析结果显示, 烟夜蛾性肽受体基因cDNA全长2 048 bp, 命名为HassSPR（GenBank登录号: AFH53182.1）。该基因的开放阅读框长1 275 bp, 编码424个氨基酸残基, 序列中含有7个跨膜域结构, 预测分子量和等电点分别为48.6 kDa和9.25。序列比对分析表明, HassSPR与近缘种棉铃虫H. armigera和其他蛾类性肽受体的氨基酸序列一致性分别达98.35%和超过84%, 与已经报道的其他昆虫的性肽受体的氨基酸序列一致性也在64%以上。不同组织表达分析表明, HassSPR在测定的1日龄雌蛾不同组织中均有表达, 以在脑中的表达量最高。时序表达分析表明, 在羽化前1 天至羽化后6日龄雌蛾的信息素腺体中均有表达, 以3日龄表达量最高。雌蛾交配后, HassSPR在性信息素腺体和脑中的表达量显著上调, 而在交配囊和卵巢中的表达量显著下调。【结论】从烟夜蛾雌蛾性信息素腺体中克隆得到性肽受体基因HassSPR, 其表达模式提示该基因的表达水平与雌蛾的生殖生理和生殖行为有关。     

棉铃虫组织蛋白酶B酶原在毕赤酵母中的表达

棉铃虫组织蛋白酶B（ Helicoverpa armigera Cathepsin B ,HCB）属于半胱氨酸蛋白酶类,参与胚胎发育中卵黄蛋白水解供给胚胎发育的氨基酸。本研究将HCB基因克隆到pPIC9K载体并转化毕赤酵母KM71菌株,经甲醇诱导,HCB表达并分泌到培养上清中。表达产物经SDS-PAGE测定分子量为38 kD, 与HCB基因编码的蛋白质分子量一致。用HCB的特异性抗体检测表明重组表达产物为棉铃虫组织蛋白酶B,原位水解实验显示重组表达的蛋白酶具有蛋白水解活性,表明在毕赤酵母中表达了有活性的棉铃虫组织蛋白酶B, 可用于组织蛋白酶B酶原活化机理研究及开发新蛋白酶产品。     

梨小食心虫化学感受蛋白cDNA的克隆、序列分析及原核表达

为了研究梨小食心虫Grapholita molesta化学感受蛋白（chemosensory proteins, CSPs）在化学感受系统中的作用, 本研究利用RT-PCR和RACE技术克隆到一条梨小食心虫化学感受蛋白的全长cDNA序列, 命名为GmolCSP （GenBank 登录号： JQ821389）。序列分析表明, GmolCSP开放阅读框序列为384 bp, 编码127个氨基酸残基, 预测N末端含有18个氨基酸组成的信号肽序列, 其成熟蛋白的预测分子量为12.80 kD, 等电点为8.33。该基因编码的氨基酸序列与其他鳞翅目昆虫化学感受蛋白的氨基酸序列具有较高同源性。RT-PCR结果显示, GmolCSP在梨小食心虫成虫触角、 去触角的头、 胸、 腹、 足和翅中都有表达。将GmolCSP重组到表达载体pET-32a中, 转入大肠杆菌Escherichia coli BL21（DE3）进行表达。SDS-PAGE和Western 印迹检测结果显示, 梨小食心虫化学感受蛋白基因在大肠杆菌中成功地表达出一个分子量约为29 kD的融合蛋白, 与预测的融合蛋白分子量大小一致。本研究结果为进一步研究该蛋白的分子结构和功能奠定了良好基础。     

烟实夜蛾触角普通气味结合蛋白Ⅱ cDNA的克隆、序列分析及在大肠杆菌中的表达

利用RT PCR技术扩增了编码烟实夜蛾Helicoverpa assulta雌、雄虫触角普通气味 结合蛋白Ⅱ的Cdna片段,将其克隆至Pgem-T Easy载体,获得了普通气味结合蛋白Ⅱ基因成熟蛋白阅读框序列。将该基因重组到表达型质粒Pet-30a(+)中,并转化入原核细胞中表达。序列 测定结果表明,烟实夜蛾触角普通气味结合蛋白基因的成熟蛋白阅读框全长489 bp,编码162个 氨基酸残基,预测分子量和等电点分别为18.2 kD和5.35。推导的氨基酸序列与已报道的10种昆虫普通气味结合蛋白Ⅱ高度同源（73%～98%）,并具有气味结合蛋白的典型特征。SDS-PAGE和Western印迹分析表明,经IPTG诱导,普通气味结合蛋白Ⅱ基因能在大肠杆菌BL21(DE3)中表达,电泳检测到一条约23 kD大小的外源蛋白,与预测的融合蛋白分子量大小相应。     

扶桑绵粉蚧组织蛋白酶B基因的克隆、原核表达和不同发育阶段表达分析

昆虫组织蛋白酶B在昆虫代谢过程中发挥重要作用。本研究利用RACE技术克隆了扶桑绵粉蚧Phenacoccus solenopsis Tinsley组织蛋白酶B基因的开放阅读框（ORF）序列, 命名为PsCb （GenBank登录号: JQ727999）。生物信息学分析表明, 该基因的开放阅读框包含927 bp的片段, 编码308个氨基酸。多序列比对表明, 该基因编码的蛋白在N端变异较大, 在C端保守性高。组织蛋白酶B基因的系统进化树结果表明扶桑绵粉蚧组织蛋白酶独自成为一支。原核表达电泳检测到一条大约35 kDa的目的条带, 与预测的蛋白分子量相符。组织蛋白酶B基因在扶桑绵粉蚧各个虫态均有表达, 卵期表达量相对较低, 2龄若虫期达到最高峰, 然后下降。本研究为进一步研究该基因的功能并开发出组织蛋白酶抑制剂, 从而研制出扶桑绵粉蚧杀卵剂和胚胎发育抑制剂等提供理论依据。     

草地贪夜蛾组织蛋白酶L的基因克隆、原核表达及多克隆抗体制备

【目的】克隆草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda的组织蛋白酶L(cathepsin L,CatL)基因,分析该基因的序列特征并制备该酶多克隆抗体,为探析其生理功能奠定基础。【方法】根据甜菜夜蛾Spodoptera exigua的组织蛋白酶L基因开放阅读框(ORF)序列两端直接设计引物克隆草地贪夜蛾组织蛋白酶L基因。利用生物信息学软件分析该基因的序列特征,利用ClustalX2软件进行同源比对和进化分析,利用同源建模预测该酶三维结构。通过原核表达重组蛋白,多次免疫新西兰大白兔制备该酶多克隆抗体。【结果】克隆获得了草地贪夜蛾的组织蛋白酶L基因SfCatL(GenBank登录号:HQ110065),ORF序列长1 035 bp,编码344个氨基酸,预测N-末端含有长度为16个氨基酸残基的信号肽序列,去除信号肽序列后,预测成熟蛋白分子量为36.8 kD,等电点为6.69。SfCatL氨基酸序列与其他13个物种的组织蛋白酶L氨基酸序列比较有53.7%~96.8%的一致性,与甜菜夜蛾组织蛋白酶L氨基酸序列一致性最高,达96.8%。同源建模预测表明,SfCatL折叠成紧密而稳定的元宝状结构,含3个对结构有稳定作用的二硫键,亲水性氨基酸主要包被在蛋白的表面。原核表达、纯化SfCatL蛋白制备抗血清,其效价超过1∶40 000,Western blot鉴定结果表明抗血清与草地贪夜蛾Sf9细胞SfCatL蛋白能够特异性结合。【结论】获得了草地贪夜蛾SfCatL完整ORF序列,分析了其特征,经原核表达、纯化获得高纯度的融合蛋白,成功获得多克隆抗体。本研究为进一步研究该基因的功能并开发组织蛋白酶抑制剂类杀虫剂提供理论依据。     

草地贪夜蛾组织蛋白酶B的基因克隆、序列分析、三维结构预测及其分子对接模拟

昆虫组织蛋白酶B(Cathepsin B)在昆虫发育和代谢过程中发挥重要作用。本研究首先克隆了草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda(J.E.Smmith)的组织蛋白酶B基因Cathepsin B(SCB),获得其开放阅读框(ORF)序列(Gen Bank登录号:HQ110064)。生物信息学分析表明,该基因的开放阅读框包含1 026 bp的片段,编码341个氨基酸,预测N-末端含有长度为20个氨基酸残基的信号肽序列,去除信号肽序列后,预测成熟蛋白分子量为35.6 k D,等电点为6.59。氨基酸序列与15种物种Cathepsin B比较有51.2%-96.2%的一致性,与甜菜夜蛾Spodoptera exigua(Hiibner)相似度最高,达96.2%。利用同源建模预测SCB的三维结构,经动力学的优化,SCB折叠成紧密而稳定的球状结构,含6个对结构有稳定作用的二硫键,亲水性氨基酸主要包被在蛋白表面。同时分子对接模拟结果表明,SCB结合口袋比较浅,形状不规则,袋口较宽。ARG19、VAL23和ASN24为活性位点关键氨基酸残基,抑制剂CA与SCB活性位点3个关键氨基酸残基有较强的相互作用,且均主要表现为静电相互作用能,其中VAL23、ASN24与CA形成氢键。以期为进一步运用生物实验手段研究Cathepsin B的结构和功能,设计和开发昆虫组织蛋白酶类抑制剂类杀虫剂奠定基础。     

青杨脊虎天牛CYP4G2基因片段的克隆、序列分析与表达

根据报道的十几种昆虫CYP4家族基因的氨基酸序列保守区域设计一对引物,利用RT-PCR技术扩增编码青杨脊虎天牛Xylotechus rusticus中肠细胞色素氧化酶CYP4G2蛋白的cDNA片段,构建原核表达载体pET-CYP4G2,将其转化入大肠杆菌Escherichia coli JM109中表达。序列分析结果表明,该基因(CYP4G2,GenBank登录号为EF429250)保守区域阅读框全长387 bp,编码129个氨基酸残基,预测分子量和等电点分别为16.9 kD和5.75;推导的氨基酸序列与已报道的昆虫CYP4家族氨基酸序列一致性较高（63%～86%）,且具有细胞色素氧化酶的典型特征。IPTG诱导后,SDS-PAGE电泳检测到一条22 kD大小的外源蛋白,与预测融合蛋白的分子量大小相应。CO差光谱分析证明重组菌表达了有活性的pET-CYP4G2。     

地衣芽孢杆菌α-淀粉酶基因的克隆和及其启动子功能鉴定

根据已知α-淀粉酶编码基因保守区核苷酸序列,通过PCR和反向PCR技术克隆出Bacillus licheniformisCICIM B0204α-淀粉酶编码基因amyL全长序列及其上下游序列。B.licheniformisCICIM B0204amyL由1539bp组成,其上游180bp为启动子序列,下游160bp为终止子序列;成熟肽由512个氨基酸残基组成,氨基端的29个氨基酸残基为α-淀粉酶的信号肽。通过基因及其氨基酸序列比对发现,amyL及其编码产物与芽孢杆菌来源的α-淀粉酶具有高度相似性。将amyL的结构基因在PT7介导下于大肠杆菌中诱导表达,获得具有α-淀粉酶活性的表达产物。将amyL的启动子序列和信号肽序列与B.licheniformisCICIM B2004的β-甘露聚糖酶结构基因进行读框内重组,在大肠杆菌中获得了β-甘露聚糖酶的分泌表达,重组大肠杆菌表达295U/mL的β-甘露聚糖酶酶活。     

苜蓿夜蛾中肠丝氨酸蛋白酶cDNA的克隆、序列分析及原核表达

【目的】本研究旨在从苜蓿夜蛾Heliothis viriplaca中肠克隆出丝氨酸蛋白酶（serine protease, SP）基因的cDNA序列,测定原核表达后的蛋白经纯化及复性后的活性。【方法】运用RT-PCR和cDNA末端快速扩增方法（rapid amplification of cDNA ends, RACE）克隆苜蓿夜蛾幼虫中肠丝氨酸蛋白酶cDNA全序列,用大肠杆菌Escherichia coli表达系统进行表达。重组蛋白经纯化后,利用梯度透析法进行复性,以BApNA为底物,进行活性测定。【结果】克隆获得的苜蓿夜蛾中肠丝氨酸蛋白酶基因命名为HvSP（GenBank登录号：JX866720）,该基因全长880 bp,开放阅读框长762 bp,编码254个氨基酸,推测分子量和pI值分别为26.9 kDa和9.49。由HvSP推导的氨基酸与鳞翅目昆虫SP氨基酸序列的一致性在52%~95%之间,其中与棉铃虫Helicoverpa armigera SP（GenBank登录号：CAA72962）的氨基酸序列一致性最高,达95%。成功构建重组载体pET21b-HvSP进行原核表达,Western-blot鉴定确定为目的蛋白。蛋白可溶性分析发现重组蛋白为包涵体。在Glycine-NaOH缓冲液中,当pH为10.0时,复性的重组蛋白活性达到最高,为35.74 U/mL。【结论】本研究在苜蓿夜蛾体内获得了一个新的丝氨酸蛋白酶基因,且原核表达后的重组蛋白经过变性、纯化及复性后具有活性。该结果为进一步研究丝氨酸蛋白酶在鳞翅目昆虫体内的生理功能奠定了基础。     

海洋微生物ZD02信号降解酶基因aiiA克隆及其生物信息学分析

根据细菌群体感应信号降解酶(AiiA)基因设计简并引物,从海洋微生物ZD02基因组中扩增编码AiiA的基因aiiA,筛选其阳性克隆,测序后分析其基因序列.结果表明:筛选到的阳性克隆ZD02-aiiA序列全长753 bp(Genbank登录号:KC756214),存在一个开放阅读框(ORF),编码由250个氨基酸残基组成的多肽,预测分子量为28.1 kDa,蛋白等电点为4.78.由该序列推导得到的氨基酸残基序列含有一个保守结构域(Lactamase-B) (34AA～235AA),并预测了AiiA的三级结构.以上研究为该序列的重组表达及其相关活性研究奠定了基础.     

褐飞虱乙酰胆碱酯酶基因全长cDNA的克隆及序列分析

利用反转录聚合酶链式反应(RT_PCR)结合快速扩增cDNA末端(RACE)技术克隆了褐飞虱Nilaparvata lugens 乙酰胆碱酯酶基因cDNA。该cDNA全长2 467 bp,包含一个1 938 bp的开放阅读框(GenBank登录号AJ852420); 在推导出的646个氨基酸残基的前体蛋白中, N端的前30个氨基酸残基为信号肽,随后的616个氨基酸残基是成熟的乙酰胆碱酯酶序列,其预测的分子量为69 418 D。在一级结构中,形成催化活性中心的3个氨基酸残基(Ser242,Glu371和His485),以及在亚基内形成二硫键的6个半胱氨酸完全保守; 位于催化功能域的14个芳香族氨基酸中有10 个完全保守。该酶的氨基酸序列与黑尾叶蝉的同源性最高,达83%。对来自23种昆虫（包括褐飞虱）的30个乙酰胆碱酯酶的聚类分析显示,褐飞虱的乙酰胆碱酯酶与其中6个Ⅱ型乙酰胆碱酯酶（AChE2）同属一个支系; 此外,只存在于昆虫AChE2中的超变区及特异的氨基酸残基,也存在于褐飞虱的乙酰胆碱酯酶中。以上结果表明,所克隆的褐飞虱的乙酰胆碱酯酶基因是一个与黑腹果蝇的orthologous型基因同源的AChE2基因。     

家蚕细胞周期蛋白基因BmCcnl1的克隆及表达分析

家蚕Bombyx mori由受精卵到完成胚胎发育孵化的过程中, 细胞进行大量的分裂和分化, 然而滞育性卵的胚胎细胞分化至G2期便停滞在此阶段。为了探索这一发育阶段细胞内的分子调控, 本研究以人Homo sapiens的细胞周期蛋白基因cyclin L1为模板, 成功克隆了家蚕同源基因BmCcnl1（GenBank登录号: FJ889988）。BmCcnl1基因开放阅读框（open reading frame, ORF）全长1 254 bp, 编码417个氨基酸。利用Protean软件分析得出BmCcnl1蛋白预测分子量为49 kDa, 等电点为9.84。利用DNA重组技术构建了BmCcnl1基因的重组表达载体pET-21d-BmCcnl1, 对其进行原核表达, 其表达的蛋白以包涵体形式存在。利用RT-PCR技术分析了BmCcnl1基因在胚胎发育过程中的转录水平, BmCcnl1基因在非滞育性卵的胚胎发育阶段基本保持相对稳定的转录表达, 而滞育性卵从蛾体产下经过72 h后已经检测不到BmCcnl1基因的转录。结果提示, BmCcnl1基因与胚胎期滞育及非滞育性卵的发育调控相关。对该基因的克隆和表达分析为今后研究家蚕胚胎发育及细胞周期调控奠定了基础。     

陆地棉叶绿体铜锌超氧化物歧化酶基因的克隆与表达

以陆地棉‘CRI36＇的叶片为材料,使用RACE技术克隆到了棉花叶绿体Cu/Zn-SOD酶基因。基因序列全长共1 043 bp,含有完整的开放阅读框。推导的氨基酸序列分析显示含有叶绿体信号肽,和已知植物的叶绿体Cu/Zn-SOD酶蛋白的氨基酸残基的同源性在66%～74%之间。基因的表达谱分析显示：棉花叶绿体Cu/Zn-SOD酶基因主要在叶片、茎中表达,根、花和下胚轴中没有检测到信号,即基因的表达主要在棉花的绿色组织。不同生育期的表达谱结果证实：该基因主要在苗期表达,以后表达逐渐减少。用pET-21a（＋）构建了原核表达载体,在大肠杆菌BL21（DE3）的表达结果显示：表达后得到一个29.0 kD的新蛋白,其分子量与预期目标一致。对SOD酶活性的分析证实,重组菌的酶活性显著增加,证明克隆的基因具有活性。