家蚕ABP与ABPX基因定位与表达分析

气味结合蛋白（odorant binding proteins, OBPs）在昆虫与外界环境化学信息交流过程中起着重要作用, 对昆虫的觅食、 求偶、 繁殖具有重要意义。触角结合蛋白（antennal binding protein, ABP）是OBP家族中的重要成员之一。为进一步探明家蚕Bombyx mori ABP与ABPX基因的结构、 表达及功能, 本研究利用染色体定位、 基因分析及半定量表达分析方法对其进行了研究。染色体定位分析表明, BmABP和BmABPX分别位于家蚕第5和第26染色体上, 基因结构差异较大, 可能功能上有较大差异。对家蚕胚胎、 幼虫和成虫不同发育阶段的雌、 雄虫多种组织进行基因表达谱分析发现, BmABP在家蚕发育的各个虫态、 多种组织器官中都有较高表达, 无时间特异性和组织特异性; BmABPX在不同发育时期和不同组织间差异显著（P<0.05）, 相对表达量以触角中最高, 其他非嗅觉组织中也多有表达, 性别间差异不大。结果提示, BmABP和BmABPX除了具有嗅觉相关功能外, 很可能还具有其他未知的生理功能。     

高等植物ABA醛氧化酶的研究进展

ABA醛氧化酶催化ABA生物合成最后一步反应,是ABA合成途径的重要步骤.拟南芥AO3基因编码由1332个氨基酸组成的AOδ蛋白,具有ABA醛氧化酶性质,参与拟南芥叶片的ABA生物合成和调节,其在钼辅因子硫化后才具有活性.AO3由10个外显子和9个内含子组成,其cDNA全长含有198bp5'-非翻译区域,3999bp开放阅读框架区域和121bp3'-非翻译区域,含有与2个铁硫中心和5个钼辅因子结合有关的基序,均为醛氧化酶的保守序列.     

家蚕瘫痪肽结合蛋白基因克隆与分析

ENF肽家族具有保守的N末端结构（Glu—Asn—Phe-）。该家族成员肽大多具有重叠功能活性,在鳞翅目昆虫的免疫反应,生长调控和自体调节等方面都发挥着重要的作用。在昆虫的免疫反应中,血细胞尤其是淋巴液的黏附性是针对外来侵入物的免疫应答过程中的重要因素。家蚕瘫痪肽（paralytic peptide）是ENF肽家族的一种,其具有多种的生物学活性,包括致瘫痪性及在家蚕血细胞免疫反应中的促吞噬细胞扩散活性。ENF肽家族的另一成员,粘虫（Pseudaletia separata）的生长阻抑肽（Growth-blocking peptide）,同家蚕瘫痪肽一样能够在粘虫的血细胞免疫反应中起到调节吞噬细胞的功能。目前,关于昆虫细胞免疫应答的终端调控分子机制的研究还比较少,有文献报道粘虫的生长阻抑肽结合蛋白（GBP—BP）能够起到沉默生长阻抑肽活性的功能,从而可能参与调节细胞免疫应答的终端调控。在本研究中,利用荧光差异显示技术（FDD）分析了家蚕感染BmNPV病毒后基因表达差异情况,在血淋巴中获得了一条差异条带G12782＊通过5＇-RACE技术,首次在家蚕中克隆得到了该基因的全长cDNA序列。通过同源性分析得知,该基因所编码的蛋白质与粘虫的生长阻抑肽结合蛋白具有很大的同源性,并被命名为家蚕瘫痪肽结合蛋白（Bmori paralytic peptide binding protein,PP-BP）。通过RT-PCR研究发现,该蛋白基因在血淋巴中大量表达。同时,利用实时荧光定量PCR（Real-time quantitative PCR）技术分析了该基因在正常饲养家蚕与添食BmNPV病毒的家蚕中的表达差异,结果显示该基因在家蚕添食BmNPV病毒后的表达量大大增强,这就暗示该基因可能与BmNPV病毒刺激后所引起的家蚕血液细胞免疫反应相关。利用生物信息学方法对该基因的结构进行了分析,发现该基因具有两个外显子和一个内含子。这个基因已经登入GenBank数据库,收入号为DQ306881。     

家蚕谷胱甘肽-S-转移酶基因BmGSTz1的克隆、序列分析及组织表达特征

谷胱甘肽-S-转移酶(GSTs)是一个功能广泛的超基因家族, 其中Zeta家族在动物、植物和细菌中均有分布。在哺乳动物中, Zeta GSTs具有马来酰乙酰乙酸异构酶（MAAI）活性, 参与苯丙氨酸/酪氨酸的代谢过程。本研究对家蚕Bombyx mori基因组中预测的GST基因（BmGSTz1）进行了表达序列标签的搜索, 经拼接后获得一条含有3′和5′非翻译区在内的长度为1 239 bp 的cDNA序列, 其3′端含有AATAAA加尾信号。BmGSTz1基因含有4个内含子, 外显子/内含子边界均符合GT-AG 规则。经TA克隆证实, BmGSTz1基因编码区序列全长648 bp, 共编码215个氨基酸。BmGSTz1推定的分子量为24.8 kD, 等电点pI为8.06。BmGSTz1与其他昆虫和哺乳动物GSTz1的氨基酸序列高度保守, 进化分析表明家蚕BmGSTz1与黑腹果蝇Drosophila melanogaster、冈比亚按蚊Anopheles gambiae、意大利蜜蜂Apis mellifera和赤拟谷盗Tribolium castaneum的GSTz1形成1∶1∶1∶1∶1的直系同源关系。RT-PCR和基因芯片数据表明BmGSTz1在家蚕5龄第3天幼虫各组织中都有表达。序列和组织表达特征分析结果提示家蚕BmGSTz1可能具有MAAI活性, 这将为进一步深入研究BmGSTz1基因的功能提供参考。     

家蚕Sox家族基因BmDichaete的克隆与表达分析

【目的】Sox家族是一类转录调控因子,在多细胞动物的发育过程中起到了极其重要的作用。本研究旨在获得家蚕Bombyx mori Sox家族基因,并分析其在幼虫不同组织和发育阶段的表达模式及功能。【方法】采用cDNA末端快速扩增方法(rapid amplification of cDNA ends,RACE)克隆家蚕Sox家族基因,并对其序列进行生物信息学分析。构建原核表达载体,诱导原核表达并得到其蛋白的多克隆抗体,并以Western blot验证其蛋白在家蚕胚胎发育时期(产卵后24,48,72,96,120,144,168,192和216 h)和蚁蚕的表达特征。同时,使用半定量RT-PCR技术分析这一基因在家蚕整个发育过程以及5龄第3天幼虫不同组织(精巢、卵巢、神经节、头部、丝腺、脂肪体、马氏管、中肠、后肠、表皮、血液、气管)中的表达谱。【结果】克隆获得一个家蚕Sox家族基因,将其命名为BmDichaete(Gen Bank登录号:KY914554),其cDNA序列全长为1 541 bp,开放阅读框长741 bp,编码246个氨基酸,预测分子量大小为27.3 kD,等电点为9.89。同源序列比对和系统进化分析显示,BmDichaete具有Sox家族的典型HMG结构域,并与其他鳞翅目昆虫的Dichaete蛋白具有较高的同源性。对其表达模式分析发现,BmDichaete在家蚕整个发育时期都有表达,从胚胎发育后期到蛹前期持续高表达,在蛹后期及成虫期表达量有所下降,并且该基因在家蚕5龄第3天幼虫的卵巢、头部、丝腺及后肠组织中显著高表达。Western blot分析结果显示,BmDichaete在家蚕胚胎发育过程中持续而稳定地表达。【结论】家蚕BmDichaete具有典型HMG结构域,属于Sox家族成员。BmDichaete在家蚕胚胎发育的各个时期都发挥作用。本研究为进一步探索该基因在家蚕中的功能奠定了基础。     

家蚕拟抗微生物肽Gloverins基因（Bmglv）的原核表达及抗菌活性鉴定

家蚕Bombyx mori基因组全测序于2004年完成后，由家蚕基因组注释发现了35条拟抗微生物肽基因序列。本研究选取其中的5条Gloverins同系物（isoforms）基因(BmglvB，BmglvA2 ，BmglvA3，BmglvA5和BmglvA6 )，克隆至pET-21d载体，转化Escherichia coli Rosetta^TM（DE3）宿主菌进行表达；克隆表达的5个家蚕Gloverins同系物基因大部分以可溶形式表达，经Ni-NTA亲和层析纯化和Sephadex G-10脱盐处理后，采用平板孔穴抑菌法测定其抗菌活性。结果表明：注释发现的5条家蚕拟抗微生物肽Gloverins同系物基因，具有与在其他昆虫中已鉴定报道的Gloverin相似的抗革兰氏阴性细菌的功能，实验确认了它们就是家蚕Gloverins抗微生物肽基因。     

家蚕蛹和成虫期GOBP/PBP亚家族基因簇基因定位与表达分析

昆虫的气味结合蛋白（odorant binding proteins, OBPs）在昆虫与外界环境化学信息交流过程中起着重要作用, 对昆虫觅食、求偶、繁殖具有重要意义。普通气味结合蛋白/性信息素结合蛋白（general odorant binding protein/ pheromone binding protein, GOBP/PBP）是鳞翅目昆虫OBP家族的一个重要单系群。为进一步明确家蚕Bombyx mori GOBP/PBP基因的结构、表达及功能, 本研究利用染色体定位及半定量表达分析方法对其进行了分析。染色体定位分析显示, 这些基因以基因簇的形式存在于第19染色体的nscaf3052上, 基因结构相似, 转录方向一致, 表明这些基因可能由同源基因复制产生, 并具有类似功能。对家蚕蛹和成虫不同发育阶段的雌、雄虫多种组织中进行表达分析发现, 这些基因的表达在不同发育时期和不同组织间差异明显（P<0.05）, 相对表达量均以触角中为最高, 其他非嗅觉组织中也多有表达, 性别间差异不大, 说明了该基因簇基因除了具有嗅觉相关的功能外, 很可能具有其他尚未被发现的功能。     

家蚕神经肽基因的筛查及成熟肽的预测

神经肽（neuropeptide）是家蚕Bombyx mori体内重要的调控物质。为了充分理解神经肽对家蚕发育的调控, 扩充家蚕神经肽的数量, 本研究利用BLAST的tblastn程序结合OpenOffice软件的查找程序, 基于其他昆虫和无脊椎动物神经肽的同源性和保守的结构特点, 在家蚕基因、理论蛋白质数据库及NCBI中进行全面而系统的基因筛查; 并利用各种在线工具对所筛查到基因和理论蛋白质的结构和成熟肽进行预测分析。结果共获得allatostatin-A （AST-A）, allatostatin-B （AST-B）, allatostatin-C （AST-C）, allatropin (AT), ecdysis-triggering hormone （ETH）, crustacean cardioactive peptide (CCAP)和FMRFamide等31个神经肽基因家族, 包括37个神经肽基因亚家族, 共计44个神经肽基因; 预测出193个成熟的神经肽, 其中73个根据家族同源性预测在C末端发生酰胺化, 而6个被预测在N末端发生了环化, 9个被预测酪氨酸发生了硫酸化。大部分成熟神经肽都具有明显的家族结构特征, 但proctolin, CCAP及CAPA-PK成熟肽结构上与其他昆虫相比有所扩展。结果提示, 家蚕神经和内分泌细胞产生了几乎在所有昆虫中具有的神经肽前体; 进化过程中大部分成熟神经肽的氨基酸序列在种间产生了差异, 但家族特征性基序高度保守。本研究为神经肽功能研究以及神经肽对家蚕发育尤其是蛹期发育调控的研究奠定了基础。     

中国野蚕一种强抗病毒蛋白的基因分析和活性鉴定

以最近报道的家蚕抗病毒蛋白基因为线索，从中国野蚕（Bombyx mandarina Moore）中肠内克隆了抗家蚕BmNPV病毒的SP-2 cDNA（GenBank登录号：AY945210），基因大小855bp，编码284个氨基酸的蛋白质，分子量29．6kD，基因组全长1376bp，包含5个外显子和4个内含子．该基因的表达仅限于中肠，具有组织特异性，在幼虫龄中表达水平较高，而在眠期和熟蚕没有表达．推导其氨基酸序列，发现其C端氨基酸序列与已报道的家蚕相应序列差别较大，有8个氨基酸完全不同．通过体外重组技术，由高效基因表达系统获得大量重组蛋白，发现该蛋白具有很强的抗家蚕BmNPV活性，与家蚕对应的抗病毒蛋白BmSP-2相比，其抗BmNPV活性高1．6倍．初步认为，该蛋白质C端序列差异可能是造成家蚕与野蚕抗病毒活性差别的主要原因．     

梯棱羊肚菌AA1_2家族多铜氧化酶基因的异源表达与生化鉴定

典型的漆酶通常属于辅助活性酶第一家族第一亚族（auxiliary activity family 1 subfamily 1,简称AA1_1家族）,而AA1_2家族的多铜氧化酶通常拥有将二价铁氧化成三价铁的活性,部分AA1_2家族酶蛋白兼具漆酶活性。梯棱羊肚菌全基因组只有一个AA1_2家族酶基因,该基因编码的酶蛋白是否拥有漆酶功能尚未清楚。本研究主要从酶生化特性的角度,结合酶基因的表达规律,对该基因的功能进行初探。对该AA1_2家族基因在梯棱羊肚菌生长发育不同阶段的表达水平进行实时定量PCR检测;将该基因编码序列克隆到表达载体中在大肠杆菌中异源表达,层析获得纯化的酶蛋白,对酶蛋白的生化特性进行了鉴定。发现该AA1_2多铜氧化酶基因在外源营养袋和土壤中的营养菌丝里低表达,在菇原基和子实体中表达较活跃。异源表达获得纯化的酶蛋白分子量约64kDa,表现出亚铁氧化酶（EC 1.16.3.1）与漆酶（EC 1.10.3.2）双重活性。其亚铁氧化酶活性在pH 4最高,漆酶活性在pH 6最高。亚铁氧化酶活性与漆酶活性的最适温度均为30℃左右,在30℃温育16h后仍保留70%以上活性。亚铁氧化酶和漆酶活性受Mn ²⁺、Hg ²⁺和Pb ²⁺抑制。对蛋白质变性剂SDS、尿素的耐受性较强。本研究通过酶学证据证实了梯棱羊肚菌AA1_2家族多铜氧化酶基因编码的酶蛋白具有亚铁氧化酶-漆酶双重活性,系在子囊菌大型真菌中首次发现,为进一步研究铁元素代谢与漆酶活性在羊肚菌子实体形成与发育过程中的作用提供了启示。     

Identification of candidate aldehyde oxidases from the silkworm Bombyx mori potentially involved in antennal pheromone degradation

Signal inactivation is a crucial step in the dynamic of olfactory process and involves various Odorant-Degrading Enzymes. In the silkworm Bombyx mori, one of the best models for studying olfaction in insects, the involvement of an antennal-specific aldehyde oxidase in the degradation of the sex pheromone component bombykal has been demonstrated over the three past decades by biochemical studies. However, the corresponding enzyme has never been characterized at the molecular level. Bioinformatic screening of B. mori genome and molecular approaches have been used to isolate several candidate sequences of aldehyde oxidases. Two interesting antennal-expressed genes have been further characterized and their putative functions are discussed in regard to their respective expression pattern and to our knowledge on aldehyde oxidase properties. Interestingly, one gene appeared as specifically expressed in the antennae of B. mori and associated in males with the bombykal-sensitive sensilla, strongly suggesting that it could encode for the previously biochemically characterized enzyme.     

Avian and canine aldehyde oxidases. Novel insights into the biology and evolution of molybdo-flavoenzymes

Aldehyde oxidases are molybdo-flavoenzymes structurally related to xanthine oxidoreductase. They catalyze the oxidation of aldehydes or N-heterocycles of physiological, pharmacological, and toxicological relevance. Rodents are characterized by four aldehyde oxidases as follows: AOX1 and aldehyde oxidase homologs 1-3 (AOH1, AOH2, and AOH3). Humans synthesize a single functional aldehyde oxidase, AOX1. Here we define the structure and the characteristics of the aldehyde oxidase genes and proteins in chicken and dog. The avian genome contains two aldehyde oxidase genes, AOX1 and AOH, mapping to chromosome 7. AOX1 and AOH are structurally very similar and code for proteins whose sequence was deduced from the corresponding cDNAs. AOX1 is the ortholog of the same gene in mammals, whereas AOH represents the likely ancestor of rodent AOH1, AOH2, and AOH3. The dog genome is endowed with two structurally conserved and active aldehyde oxidases clustering on chromosome 37. Cloning of the corresponding cDNAs and tissue distribution studies demonstrate that they are the orthologs of rodent AOH2 and AOH3. The vestiges of dog AOX1 and AOH1 are recognizable upstream of AOH2 and AOH3 on the same chromosome. Comparison of the complement and the structure of the aldehyde oxidase and xanthine oxidoreductase genes in vertebrates and other animal species indicates that they evolved through a series of duplication and inactivation events. Purification of the chicken AOX1 protein to homogeneity from kidney demonstrates that the enzyme possesses retinaldehyde oxidase activity. Unlike humans and most other mammals, dog and chicken are devoid of liver aldehyde oxidase activity.     

感染球孢白僵菌的家蚕免疫应答差异表达基因分析

【目的】筛选家蚕Bombyx mori应对白僵菌Beauveria bassiana侵染的应答基因, 以进一步研究家蚕抵御真菌侵染的分子机制。【方法】采用新一代Solexa高通量测序技术对感染白僵菌及未感染白僵菌的对照组家蚕进行了测序分析, 筛选差异表达基因; 结合生物信息学工具分析差异表达基因的功能注释、 分类及涉及的信号通路等; 应用荧光定量PCR技术验证10个基因的差异表达。【结果】通过测序和生物信息学分析共获得377个差异表达基因, 其中表达上调基因236个, 下调基因141个; KEGG通路分析表明, 各通路中既有表达上调的基因, 也有下调基因; 12个上调基因、 26个下调基因参与3个显著性富集的KEGG通路, 即核糖体、 氨酰tRNA生物合成和剪接体通路。定量PCR与测序结果显示, 溶菌酶、 热激蛋白、 谷胱甘肽S-转移酶、 肽聚糖识别蛋白等与免疫应激相关的蛋白基因均呈现表达上调。【结论】本研究筛选获得的差异表达基因, 特别是上调表达的基因可能与家蚕应对白僵菌侵染的应答机制有关, 其中与免疫应激相关的蛋白基因如溶菌酶、 热激蛋白、 谷胱甘肽S 转移酶、 肽聚糖识别蛋白基因等可能直接参与了家蚕对白僵菌的免疫识别和防御, 研究结果为从分子水平阐明家蚕抵御真菌侵染的防御机制和白僵菌对家蚕的致病机理提供新的依据。     

大蜡螟成虫3个醛氧化酶基因的鉴定、序列特征与组织表达模式

醛氧化酶(AOXs)在昆虫的嗅觉生理代谢过程中起重要作用.本研究从大蜡螟Galleria mellonella成虫中鉴定了3个AOXs基因,命名为GmelAOX1、GmelAOX2和GmelAOX3.这3个基因均含有完整的开放阅读框,所编码的蛋白质均具有醛氧化酶的典型特征,如具有铁硫氧化还原中心、黄素腺嘌呤二核苷酸结合区域和钼辅因子结合区域.系统进化分析显示3个GmelAOXs被聚在不同的进化分支,且GmelAOXs与鳞翅目AOXs亲缘关系最近.GmelAOX1和GmelAOX3位于同一个基因组框架(scaffold69)上,而GmelAOX2位于scaffold96.GmelAOX1、GmelAOX2和GmelAOX3的外显子数量分别为17个、16个和21个.GmelAOX2高量表达于成虫触角,且在触角中的表达量显著高于其它组织,推测GmelAOX2可能编码一个气味降解酶并参与醛类气味分子的降解.GmelAOX1和GmelAOX3的表达没有组织特异性,二者编码的蛋白可能兼具气味降解和外源醛类代谢的功能.     

Expansion of the silkworm GMC oxidoreductase genes is associated with immunity

The glucose-methanol-choline (GMC) oxidoreductases constitute a large gene family in insects. Some of these enzymes play roles in developmental or physiological process, such as ecdysteroid metabolism. However, little is known about the functional diversity of the insect GMC family. Here, we identified 43 GMC genes in the silkworm genome, the largest number of GMC genes among all the insect genomes sequenced to date. Similar to the other insects, there is a highly conserved GMC cluster within the second intron of the silkworm flotillin-2 (flo-2) gene. However, the silkworm GMC genes outside of the conserved GMC cluster have experienced a large expansion. Phylogenetic analysis suggested that the silkworm GMCβ subfamily contained 22 copies and made a major contribution to expansion of the silkworm GMC genes. Eighteen of the 22 members of the silkworm GMCβ subfamily are located outside of the conserved GMC cluster, and are known as silkworm expansion genes (SEs). Relative-rate tests showed that SEs evolved significantly faster than the GMCβ genes inside the conserved GMC cluster. Accordingly, the third position GC content (GC3s) and codon bias of SEs are significantly different from those of the GMCβ genes in the conserved GMC cluster. The elevated evolutionary rate of the silkworm GMCβ genes outside of the conserved GMC cluster may reflect the evolution of function diversity. At least 24 of the 43 silkworm GMC genes were differently transcribed and expressed in a tissue- or stage-specific manner during the larval stage. Strikingly, microarray data revealed that four different pathogens upregulated most of the silkworm GMCβ genes. Furthermore, RNA interference of representative upregulated GMCβ genes reduced the survival rate of the silkworm when infected by pathogens. Taken together, the results suggested that expansion of the silkworm GMC oxidoreductase genes is associated with immunity.     

Genome-wide analysis of the ATP-binding cassette (ABC) transporter gene family in the silkworm, Bombyx mori

The ATP-binding cassette (ABC) superfamily is a larger protein family with diverse physiological functions in all kingdoms of life. We identified 53 ABC transporters in the silkworm genome, and classified them into eight subfamilies (A-H). Comparative genome analysis revealed that the silkworm has an expanded ABCC subfamily with more members than Drosophila melanogaster, Caenorhabditis elegans, or Homo sapiens. Phylogenetic analysis showed that the ABCE and ABCF genes were highly conserved in the silkworm, indicating possible involvement in fundamental biological processes. Five multidrug resistance-related genes in the ABCB subfamily and two multidrug resistance-associated-related genes in the ABCC subfamily indicated involvement in biochemical defense. Genetic variation analysis revealed four ABC genes that might be evolving under positive selection. Moreover, the silkworm ABCC4 gene might be important for silkworm domestication. Microarray analysis showed that the silkworm ABC genes had distinct expression patterns in different tissues on day 3 of the fifth instar. These results might provide new insights for further functional studies on the ABC genes in the silkworm genome.     

Genetics and development of ocular oxidases in the mouse: evidence for a new locus (Eox-l) closely linked with the aldehyde oxidase loci on chromosome 1

Summary. Isoelectric focusing (IEF) and histochemical techniques were used to examine the genetics, postnatal development and biochemical properties of ocular oxidases (EOXs) among inbred strains of mice. The designation as EOX was made on a provisional basis, since the 'natural' substrate(s) for this enzyme have not been identified. Five major forms were resolved from adult animals, which exhibited high activity in murine lens and low activity in the cornea. An additional ocular oxidase was observed in neonatal animals. Genetic analyses demonstrated that one of these enzymes (EOX-1) is encoded by a locus (Eox-1) which is closely linked with, but distinct from, the aldehyde oxidase (Aox) gene complex on chromosome one of the mouse. These results support the proposal that ocular oxidases are distinct from the major liver AOXs in this organism.