脊尾白虾血蓝蛋白大亚基基因的克隆及表达分析

应用RACE技术克隆脊尾白虾血蓝蛋白大亚基基因, 并通过攻毒实验揭示脊尾白虾血蓝蛋白基因的先天免疫防御作用, 为脊尾白虾(Exopalaemon carinicauda)的免疫防治研究提供依据和思路。研究成功克隆了脊尾白虾血蓝蛋白大亚基基因全长cDNA序列, 该大亚基cDNA全长 2192 bp, 开放式阅读框长 2034 bp, 5′非编码区长 21 bp, 3′非编码区长 137 bp, 将该基因命名为 EcHcL。EcHcL编码 667 个氨基酸, 前 21 个氨基酸组成信号肽, 推测成熟肽的分子量为 78.5 kD。Blast比对结果显示, 由脊尾白虾血蓝蛋白EcHcL序列推导的氨基酸序列与日本沼虾、凡纳滨对虾血蓝蛋白氨基酸序列的同源性分别达到 87%、73%, 其M结构域氨基酸序列与斑节对虾、日本对虾等物种同源性性高达 90% 左右, 由此推断该cDNA序列属于血蓝蛋白家族。组织表达分析结果显示, EcHcL基因在脊尾白虾鳃、卵巢、肝胰腺、心脏、肠、肌肉、胃、腹神经节、眼柄、血细胞中均有表达, 肝胰腺中相对表达量最高。Real-time PCR分析发现EcHcL基因在金黄色葡萄球菌、副溶血弧菌和对虾白斑综合征病毒(WSSV)感染后脊尾白虾肝胰腺和血细胞中的表达量显著增加, 并具有不同的时空表达模式, 推测脊尾白虾EcHcL基因在免疫防御中具有重要作用。     

脊尾白虾组织蛋白酶L基因的克隆及其表达分析

根据本实验室构建的脊尾白虾(Exopalaemon carinicauda)血细胞全长cDNA文库获得的EST序列,利用RACE技术克隆获得脊尾白虾组织蛋白酶L基因的cDNA全长,命名为EcCatL基因.该序列全长1136 bp,包括5'非编码区24 bp,开放阅读框960 bp和3'非编码区152 bp,开放阅读框共编码319个氨基酸,预测相对分子量为35.30×103,理论等电点为5.27.同源性分析表明,脊尾白虾组织蛋白酶LEcCatL氨基酸序列与其它甲壳动物高度保守,与变色小长臂虾(Palaemonetes varians)及北极甜虾(Pandalus borealis) CatL的同源性分别为92％和76％.系统进化分析表明,EcCatL基因氨基酸序列与变色小长臂虾的CatL聚为一支.荧光定量PCR分析结果表明,EcCatL基因在血细胞、鳃、肝胰腺、肌肉、卵巢、肠、胃及眼柄中均有表达,其中肝胰腺中的相对表达量最高.感染鳗弧菌及WSSV后6h和12h,脊尾白虾血细胞和肝胰腺中EcCatL的表达量较对照组均极显著增加(P＜0.01),且具有明显的时间差异性,表明EcCatL基因在脊尾白虾免疫反应中具有重要作用.     

意大利蝗血蓝蛋白亚基Ⅰ基因的克隆与原核表达

昆虫血蓝蛋白是在昆虫体内普遍存在的一种含Cu~(2+)的多功能蛋白,除参与呼吸外还具有能量贮存、抗菌和抗病毒等多种生物学功能。为了研究意大利蝗(Calliptanus italicus)血蓝蛋白亚基Cit Hc-1的结构和表达,通过RACE技术获得了Cit Hc-1的全长cDNA(2 335 bp)序列,其中开放阅读框2 079 bp,编码692个氨基酸,预测蛋白分子量79.88 k Da。序列比对结果显示Cit Hc-1基因cDNA序列与蝗总科其他物种血蓝蛋白亚基Ⅰ的cDNA序列的相似性为91%~94%。利用MEGA的NJ法构建昆虫纲血蓝蛋白亚基Ⅰ系统发育树,结果显示意大利蝗Cit Hc-1与东亚飞蝗Lmi Hc-1血蓝蛋白遗传距离最近形成姐妹群。为了研究血蓝蛋白的结构和功能,成功构建了意大利蝗Cit Hc-1基因活性区域的原核表达载体。融合蛋白p EASY-E1-Hc分子量约为32 k Da,与预期值一致,为进一步分析意大利蝗C.italicus Cit Hc-1的功能提供了理论基础。     

花生LEC1基因的克隆及表达研究

通过构建花生未成熟种子cDNA文库,结合大规模EST测序,从花生中克隆了LEC1基因2个成员的全长cDNA序列.序列分析表明,花生中LEC1的2个成员的序列在B结构域高度保守,属于LEC1型HAP3亚基.不同植物中LEC1基因在B结构域以外的序列差异很大.利用花生cDNA芯片和半定量RT-PCR对花生LEC1进行表达研究表明,LEC1在种子中高水平表达,在种子发育的不同时期表达有差异.     

茶树CsNCED2基因的克隆和表达分析

该研究以铁观音茶树品种叶片为材料,通过RT-PCR技术,克隆了茶树脱落酸(ABA)合成途径关键限速酶——9-顺式环氧类胡萝卜素裂解双加氧酶(9-cis-epoxycarotenoid dioxygenase,NCED)基因的全长cDNA序列。该基因cDNA全长1 931bp,包含1 821bp完整开放阅读框,共编码606个氨基酸残基。NCBI同源分析结果表明,与葡萄VvNCED2相似性最高(78%),命名为CsNCED2(NCBI登录号:MF765770)。氨基酸序列分析显示,其具有NCED家族的FLNO2258保守结构域,以及MIAHPKxDP和HDFAITE保守结构域序列;在保守区存在4个Fe2+活性组氨酸结合位点,N-端含有叶绿体转运肽。实时荧光定量PCR分析表明,CsNCED2基因在铁观音叶、茎和花中表达量较高;白茶萎凋和乌龙茶做青均可以诱导CsNCED2基因显著上调表达;除干旱胁迫抑制CsNCED2表达外,ABA和低温胁迫均能够诱导CsNCED2基因显著上调表达。表明CsNCED2基因在茶树ABA合成代谢以及胁迫响应中发挥重要作用。     

梅花CBF转录因子的克隆及表达

根据GenBank中与梅花同属的桃、甜樱桃等已发表CBFs转录因子序列设计简并引物,采用PCR和RT-PCR方法,从梅花基因组DNA和cDNA中克隆CBF转录因子片段。结果表明,两种途径获得的CBF基因序列一致,基因全长821bp,编码238个氨基酸,其氨基酸序列具有典型的CBF蛋白特征,包含保守的AP2/EREB DNA结合结构域及CBF家族蛋白特征短多肽序列(PKK/RPAGRxKFxETRHP和DSAWR)。氨基酸相似性分析结果表明,该基因与欧洲甜樱桃、矮扁桃等CBF转录因子相似性较高。相对荧光定量PCR结果显示,4℃低温胁迫下,其表达量符合CBF转录因子表达特点,随着胁迫时间的增长表达量呈上升趋势,8h时达峰值,说明该基因在低温胁迫下上调表达。     

彩叶草Rubisco活化酶基因SsRCA的分子特征及其表达模式

为研究观赏植物彩叶草的光合特性,根据Rubisco活化酶(RCA)的保守区域简并扩增获得的保守片段,采用RACE方法,克隆了RCA全长cDNA,命名为SsRCA(GenBank登录号FJ787730).SsRCA cDNA全长1 548bp,包含1个1 311bp的ORF框,编码436个氨基酸的前体蛋白.其5'-UTR区含有1个终止子TAA,3'-UTR区具有2个mRNA非稳定性相关的DST-like元件和推测的加尾信号AATAAA.SsRCA蛋白具有定位于叶绿体的N端转运肽,具有2个保守的ATP-binding结构域、1个sensor 2基序和多个磷酸化位点.多序列比对和系统进化分析表明,SsRCA与其他植物的RCA蛋白具有较高的一致性,属于RCA的β亚基.表达分析表明,SsRCA基因在含有绿色组织的茎、叶和萼片表达.在9 h黑暗和15 h光照的光周期处理中,正午时表达量最高,午夜时表达量最低,具有明显的光诱导表达特性.     

毕氏海蓬子SbDREB基因的克隆与表达分析研究

以毕氏海蓬子的基因组为模板,通过PCR技术扩增到一个编码DREB蛋白AP2保守结构域的基因片段;根据该片段序列设计引物,以毕氏海蓬子经NaCl处理的植株肉质茎cDNA为模板,应用RACE技术获得该基因的cDNA全长,命名为SbDREB(GenBank登录号:JF894301)。SbDREB基因cDNA全长1206bp,包含一个编码284个氨基酸的完整开放阅读框。对氨基酸序列比对分析表明,该蛋白在靠近N端具有典型的AP2/EREBP保守结构域,且该结构域与一些高等植物DREB类转录因子的AP2区域具有高度同源性。进化树分析表明SbDREB属于DREB亚家族中的A-6亚族。实时荧光定量PCR结果显示:干旱、高盐和ABA能够诱导其表达,而低温则使其表达下调,表明该基因在毕氏海蓬子植株对干旱、盐和低温等非生物胁迫的应答中起作用。     

苎麻转录因子基因BnMYB3的克隆及表达分析

该研究采用RACE技术,从苎麻中克隆到1个MYB转录因子基因(BnMYB3)的全长cDNA序列(GenBank登录号为MF741320.1)。生物信息学分析表明,BnMYB3基因cDNA全长为1 216bp,包括900bp编码区序列,编码含有299个氨基酸的蛋白,其分子量约为33.63kD,理论等电点为9.16;该蛋白质含有2个典型的MYB结构域,属于R2R3-MYB。从苎麻基因组中克隆了BnMYB3基因1 681bp启动子序列,该序列包含ABRE、GARE-motif、CGTCA-motif和TGACG-motif等多个逆境相关的顺式作用元件。实时荧光定量PCR分析表明,BnMYB3为组成型表达基因,在茎和叶中的表达量显著高于根;BnMYB3基因能够响应镉胁迫,且表达量随镉胁迫处理时间和处理浓度的增加而显著上升。     

凡纳滨对虾血蓝蛋白酶解多肽的凝集与抑菌活性

以凡纳滨对虾(Litopenaeus vannamei)为研究对象, 通过分子筛层析、Tricine-SDS-PAGE、Western-blotting、凝集实验、抑菌实验和Edman N端测序等方法探索血蓝蛋白酶解多肽的凝集和抑菌活性。结果发现, 血蓝蛋白经胰蛋白酶酶解后可产生分子量约为6—70 kD的7条多肽, 该酶解混合物对副溶血弧菌(Vibrio parahaemolyticus)具有显著的凝集活性, 与未酶解的血蓝蛋白相比, 其凝集活性可提高4—16倍。在此基础之上, 进一步分离纯化该7条多肽, 发现多肽-3对副溶血弧菌表现出较强的抑菌活性, 且具有较好的浓度依赖性。在浓度为75 μg/mL时, 其抑菌率为(93.76±1.60)%, 与阴性对照组相比, 存在极显著性差异 (P<0.01)。进一步研究显示该多肽位于血蓝蛋白N端α-螺旋区域。由此推测, 凡纳滨对虾血蓝蛋白在体外经胰蛋白酶酶解后可产生具有凝集、抑菌等免疫活性的多肽, 这对研究血蓝蛋白的降解机制及其在先天免疫中的作用具有重要意义。     

香蕉果实特异性ACC合酶基因启动子区的克隆及其功能初探

根据本实验室所获得的香蕉果实特异性ACC合酶cDNA序列,以改进的接头连接PCR方法通过两次步行从香蕉基因组中分别扩增并克隆了其基因5′旁侧区近端1.2kb和远端1.6kb的片段。通过拼接,构建出含有2505bp启动子区和转录起始位点下游86bp的共2591bp的基因5′旁侧区片段;其启发性动子区中34至28为推测的TATA盒序列,158至146为推测的CCAAT盒,与其它植物基因启动子结构相类似。将2.5kb启动子片段与β-葡糖苷酸酶(GUS)基因编码序列融合,用基因枪法将构建的嵌合基因转入香蕉叶、根和果实的细胞后,只在果实细胞中观察到报告基因的瞬时表达,从功能上证明了此25kb的启动子片段具有指导报告基因在香蕉果实中特异性表达的作用。同时构建5个含不同5′端缺失启动子与GUS融合基因的表达载体。瞬时表达结果表明可能负责果实特异性表达的调控区存在于转录起始位点至-1111的启动子区中,而在-1111至-608区间可能存在一个正控制区。     

虹鳟spindlin基因克隆及不同倍性的表达分析

spindlin基因是减数分裂纺锤体相关因子, 为了研究spindlin基因在二倍体和三倍体雌性虹鳟减数分裂过程中出现的差异, 通过cDNA末端快速扩增(RACE)技术获得spindlin基因cDNA 4529 bp(GenBank登录号: MN378564), 其中3′非编码区(UTR)和5′非编码区(UTR)分别长3662 bp和141 bp, 开放阅读框(ORF)长726 bp, 编码241个氨基酸, 该蛋白质序列的相对分子量为28.3 kD, 理论等电点值为5.94, 无跨膜结构。同源性分析表明, 虹鳟(Oncorhynchus mykiss)与银大马哈鱼(Oncorhynchus kisutch)同源最高, 高达99.59%。系统发育进化树显示, 虹鳟与大鳞大马哈鱼(Oncorhynchus tshawytscha)和红点鲑(Salvelinus alpinus), 聚为一支。实时荧光定量(RT-PCR)结果显示, spindlin基因在二倍体雌性虹鳟卵巢、肾、肝、脾、肌、鳃、心、眼、肠和鳍组织中均有表达, 其中, 在卵巢中的表达量极显著高于其他组织(P<0.01)。对于二倍体雌性虹鳟, 在受精后240—300d (days post fertilization, dpf)发育阶段, spindlin基因在卵巢组织中的相对表达量显著下降。对于三倍体雌性虹鳟, 该基因在240—330 dpf阶段的表达量显著上升。在同一发育阶段中, spindlin基因在二倍体雌性虹鳟卵巢中的表达量较三倍体雌性虹鳟相对较高, 且均存在极显著差异(P<0.01)。通过免疫组化结果发现, 二倍体雌性虹鳟在240 dpf阶段, Spin蛋白在初级卵母细胞核内信号最强, 在270—330 dpf阶段逐渐减弱; 三倍体虹鳟卵巢在240—330 dpf发育阶段, 在卵原细胞中信号逐渐增强。减数分裂异常是性腺败育的关键原因, 研究结果表明三倍体虹鳟在减数分裂过程中出现异常与spindlin基因的低表达有关, 这可能是卵巢发育阻滞的原因之一。     

A sds22 homolog that is associated with the testis-specific serine/threonine protein phosphatase 1gamma2 in rat testis

Two cDNAs sequences (1320 bp and 1180 bp) of the 55-kDa subunit associated with a testis-specific serine/threonine protein phosphatase 1gamma2 (PP1gamma2) were cloned. They were the same up to 1180 bp, suggesting that they may be generated by alternative splicing. Sequence studies showed that the 1320 bp-cDNA is a homolog of the human sds22alpha(1) (thus, named rat sds22alpha(1)). The 1180 bp-cDNA is a new splice-variant since its sequence at the 3' end has not been identified in human sds22 genes (named rat sds22alpha(3)). The 1320 bp-cDNA is ubiquitously expressed in various tissues including the immature testis. However, the expression of 1180 bp-cDNA was only observed in the testis after puberty. This expression pattern matches very well with that of PP1gamma2, suggesting that 1180 bp-cDNA may encode the 55-kDa subunit to associate with PP1gamma2 in rat testis and is involved in spermatogenesis by controlling PP1gamma2 activity.     

Molecular Cloning of Hemocyanin cDNA from Fenneropenaeus chinensis and Antimicrobial Analysis of Two C-terminal Fragments

Peptides derived from shrimp hemocyanin have antimicrobial properties. This is the first report of hemocyanin cDNA (FCHc) cloned from Fenneropenaeus chinensis and recombinant expression of two C-terminal fragments. Based on sequence analysis of Fenneropenaeus chinensis hemocyanin FCHc, we subcloned two FCHc fragments by designing special primers. Two antimicrobial peptides (AMPs) were derived from FCHc (FCHc-C1 and FCHc-C2). The recombinant sequence of FCHc-C1 consisted of 207 bp encoding 69 amino acids and the recombinant sequence of FCHc-C2 consisted of 120 bp encoding 40 amino acids. The results of Tricine–sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis and Western blotting indicated that recombinant FCHc-C1 and FCHc-C2 peptides (rFCHc-C1 and rFCHc-C2) were expressed successfully. An inhibition assay showed that FCHc-C1 and FCHc-C2 were anionic AMPs with antifungal and antibacterial activities.     

发菜藻蓝蛋白基因克隆及原核表达

发菜（Nostoc flagelliforme）是一种陆生固氮蓝藻,具有重要的经济和生态价值。运用双向电泳技术、MALDI-TOF-TOF/MS鉴定和数据库检索,获得藻蓝蛋白部分氨基酸序列并设计简并性引物,克隆藻蓝蛋白基因并研究其表达。结果表明,发菜藻蓝蛋白α和β亚基两个基因的编码序列及两者之间的间隔序列全长为1097bp,编码β亚基和α亚基的基因序列全长分别为519bp和489bp,β亚基基因序列位于α亚基基因序列上游,两者之间通过89bp的基因片段连接,GenBank登录号为GU549478,并对推译的α和β亚基三维结构进行了预测。将藻蓝蛋白的α和β亚基基因在大肠杆菌中表达,获得了符合预期的外源重组蛋白。研究结果为进一步研究发菜藻蓝蛋白的分子结构及生物学功能奠定了基础。