鱼类抗冻蛋白的研究 Ⅰ.黄盖鲽血清抗冻蛋白的特性及分离

本文首次报道了中国沿海鱼类中有含抗冻蛋白的鱼种存在。从产于中国黄海的黄盖鲽血清中分离提纯了抗冻蛋白,并对其进行了研究分析。黄盖鲽抗冻蛋白具有十分明显的降低血液冰点的作用,存在特征性的热滞现象。该蛋白的分子量为4500道尔顿左右,经Sephsdex G-25柱层析及高效液相色谱逆向层析法二步提纯。氨基酸组成分析结果表明它含有60％左右的丙氨酸。抗冻蛋白产生于黄盖鲽的冬季血清中,而不存在于夏季血清中。从肝脏中提取mRNA。Northern杂交证实,黄盖鲽抗冻蛋白是一类在转录水平上受到调控的蛋白。该蛋白的提纯及对其特性的研究,对研究抗冻基因的克隆及表达都具有重要的意义。     

淡水瓦氏雅罗鱼基因文库的构建和抗冻蛋白基因同源序列的筛选

极地海域中的鱼类非常耐寒。它们的血液里常含有两种能降低其体内冰点的蛋白质：抗冻糖蛋白（AFGP）和不含糖的抗冻蛋白或抗冻多肽（AFP）。这些蛋白的编码基因已经被克隆,并将黄盖鲽AFP导人虹鳟鱼和大西洋鲑鱼,而改变了它们的抗冻基因进行了分离研究。所用实验材料鱼为中国内蒙古北部生活的瓦氏雅罗鱼（Leuciscus waleckii),属鲤形目（Lypciniformes),鲤科（Lyprinidae),雅罗鱼亚科（Leucisinae),基本按标准方法构建瓦氏雅罗鱼的基因库。只在包装反应至30分钟时,再加一份BHB2690制备物,并延长30分钟反应时间。所得库的成斑率大于1×10^5pfu。已知AFP基因常常多至40个拷贝,故已够用。采用通用的原位分子杂交和Southern分析进行瓦氏雅罗鱼AFP基因同源序列的分离及其亚克隆分析。以北美黄盖鲽AFP基因片段为探针,从瓦氏雅罗鱼DNA库中筛选了三个阳性克隆。图一所示为其中一个的双份膜及其复筛结果。图二为这个阳性克隆DNSA经过三种限制酶切后,同时与北美黄盖鲽AFP基因片段和该基因0．4KbcDNA两种探针的southern分析结果。其中Sac酶切在两个杂交中的均能产生一条2．7Kb的杂交带。图三对两个阳性克隆的southern分析证明：对这个杂交片段的亚克隆是成功的。这是首次在中国一种耐寒淡水鱼基因组内发现并得到AFP基因同源序列,将用于转基因鱼的研究。     

淡水瓦氏雅罗鱼基因文库的构建和抗冻蛋白基因同源序列的筛选

极地海域中的鱼类非常耐寒。它们的血液里常含有两种能降低其体内冰点的蛋白质：抗冻糖蛋白（ＡＦＧＰ）和不含糖的抗冻蛋白或抗冻多肽（ＡＦＰ）。这些蛋白的编码基因已经被克隆,并将黄盖鲽ＡＦＰ导入虹鳟鱼和大西洋鲑鱼,而改变了它们的抗冻性能。为开展中国的抗冻转基因鱼研究,本项目对中国北方的耐寒淡水鱼的抗冻基因进行了分离研究。所用实验材料鱼为中国内蒙古北部生活的瓦氏雅罗鱼（Ｌｅｕｃｉｓｃｕｓｗａｌｅｃｋｉｉ）,属鲤形目（Ｌｙｐｃｉｎｉｆｏｒｍｅｓ）,鲤科（Ｌｙｐｒｉｎｉｄａｅ）,雅罗鱼亚科（Ｌｅｕｃｉｓｉｎａｅ）。基本按标准方法构建瓦氏雅罗鱼的基因文库,只在包装反应至３０分钟时,再加一份ＢＨＢ２６９０制备物,并延长３０分钟反应时间。所得文库的成斑率大于１×１０５ｐｆｕ。已知ＡＦＰ基因常常多至４０个拷贝,故已够用。采用通用的原位分子杂交和Ｓｏｕｔｈｅｒｎ分析进行瓦氏雅罗鱼ＡＦＰ基因同源序列的分离及其亚克隆分析。以北美黄盖鲽ＡＦＰ基因片段为探针,从瓦氏雅罗鱼ＤＮＡ文库中筛选了三个阳性克隆。图一所示为其中一个的双份膜及其复筛结果。图二为这个阳性克隆ＤＮＡ经过三种限制酶切后,同时与北美黄盖鲽ＡＦＰ基因片段和该基因０．４ＫｂｃＤＮ     

抗冻蛋白结构基因片段的克隆

为了研究和开发利用抗冻蛋白或多肽,木文通过聚合酶链式反应（ＰＣＲ）合成了抗冻蛋白１１０ｂｐ的结构基因片段,然后将该基因片段克隆到大肠杆菌质粒载体Ｐ（Ｂｌｕｅｓｃｒｉｐｔ）Ⅱｋｓ＋／－上,获得了重组质粒,经酶切证明,获得的重组质粒中含有抗冻蛋白结构基因片段,以供该基因在大肠杆菌或酵母中表达抗冻蛋白。     

黄盖鲽抗冻蛋白的分离与cDNA克隆

五十年代末,六十年代初,国外学者从极地鱼类中发现并分离出能使血液冰点降低的抗冻物质。这种物质分为糖蛋白及抗冻肽两类。人们以美洲拟鲽(Pseudopleuronecics americanus)等为材料,对抗冻肽的性质、一级结构、mRNA,基因表达等都进行了研究。有关抗冻肽的作用机理以及基因的表达调节都是学者注意的中心。对抗冻蛋白基因的研究,在理论上可以使人们了解鱼类血清冰点降低的遗传基础,研究基因     

用改良消减杂交结合选择性PCR法构建老年性白内障消减cDNA文库

为构建含较多大片段的高质量的老年性白内障消减cDNA文库 ,利用生物素标记、磁珠分离的改良消减杂交法获得差异cDNA .利用选择性PCR法扩增其中大片段差异cDNA ,将其与T 载体进行T A连接并转化入大肠杆菌 ,成功构建老年性白内障消减cDNA文库 .共获得 4 0 0 0余个克隆 ,随机挑取的 2 2个克隆中 ,≥ 10 0 0bp的片段有 7个 ,占 31 8% ,≥ 75 0bp有 15个 ,占 6 8 2 % .将≥ 75 0bp的 15个克隆进行反向点杂交 ,排除其中假阳性克隆 ,阳性克隆经测序并与GenBank比较 ,得到 6个已知基因、1个新基因 ,6个已知基因中 4个为全长基因 ,说明所得cDNA片段较大 ,文库质量较高 .改良消减杂交法结合选择性PCR法可以快速有效地获得大片段高质量的消减cDNA文库 ,为进一步筛选、鉴定老年性白内障致病相关基因奠定了基础     

兔早期胚胎发育相关新基因IFRG的克隆和表达

近来的研究表明干扰素在哺乳动物早期胚胎发育中有重要的作用。我们首次克隆了兔早期胚胎发育相关新基因IFRG（干扰素应答基因）的全长cDNA序列（AJ584672）,根据该cDNA序列以兔卵巢cDNA为模板经PCR扩增后克隆了兔IFRG cDNA的完整开放阅读框(396bp)。将其克隆到原核表达载体pGEX-4T-2上,在大肠杆菌BL21中进行了GST-IFRG融合蛋白的表达。 经IPTG诱导培养后,SDS-PAGE电泳检测结果显示在41kDa处有特异性表达蛋白,回收融合蛋白作为抗原免疫小鼠,制备多克隆抗体,通过Western杂交表明该融合蛋白具有生物免疫活性。     

压力负荷型心肌肥厚相关的细胞色素b基因的筛选及克隆

 利用cDNA差减杂交法从压力负荷型心肌肥厚模型形成初期 (3d)的大鼠心肌组织中分离出13个差异性基因片段 ,菌落原位杂交和斑点杂交显示它们在心肌肥厚模型组和对照组中存在表达差异 .经同源性分析后发现其中一个 93bp的cDNA片段与细胞色素b脱辅基蛋白的基因高度同源 ,以其序列设计基因特异性引物应用SMARTRACE (cDNA末端快速扩增法 )技术 ,分离出该基因的全长cDNA ;经克隆、测序后已被GenBank收录 (AF2 95 5 4 5 ) .Northern杂交证实该基因在绑扎腹主动脉 3d的大鼠心脏中高表达 ,说明其在心肌肥厚发生的早期对心功能代偿有一定贡献     

牛催乳素cDNA在大肠杆菌中的克隆与表达

从牛垂体中分离出总的mRNA,经逆转录酶及大肠杆菌DNA聚合酶合成双链cDNA,以pBR322作为克隆载体并用加G．C尾的方法进行重组,把重组质粒导人大肠杆菌中,建立了牛垂体mRNA的cDNA文库。用标记的人工合成的牛催乳索基因片段作为探针进行杂交,并从库中筛选到几个阳性克隆,经酶谱分析和DNA序列分析证明克隆中有一个含有全长的牛催乳素cDNA序列。将所获得的克隆进行“剪切”,加上启动子,然后导人大肠杆菌JM 103中并在IPTG诱导下表达。用SDS-PAGE检测,证明有表达产物存在,再通过酶标测定证明该表达产物具有与天然牛催乳素相似的免疫学活性。     

家蝇幼虫消减文库的构建及差异表达基因的鉴定

为了鉴定家蝇Musca domestica免疫相关基因,应用抑制性消减杂交技术,构建刺激家蝇幼虫差异表达cDNA消减文库。以大肠杆菌Escherichia coli和金黄色葡萄球菌Staphylococcus aureus诱导12 h的家蝇幼虫与未诱导的家蝇幼虫为消减杂交对象,获得了差异表达基因的cDNA片段,将其与T/A载体连接并转化大肠杆菌DH5α,构建了刺激家蝇幼虫cDNA消减文库。PCR检测发现,文库的阳性克隆中插入的cDNA片段大小在200~1 000 bp之间,随机挑选了161个含大小不等差异片段的克隆进行测序和同源性分析,鉴定了36种蛋白的基因片段,包括抗菌肽、酶、核糖体蛋白、其他功能蛋白以及功能不明的蛋白。用半定量RT-PCR分析了其中6种蛋白基因的表达,结果显示：防御素和攻击素基因在细菌刺激后24 h内明显上调表达,而溶菌酶、酚氧化酶原活化因子、糜蛋白酶和蛋白质合成起始因子基因在细菌刺激后0-4 h内表达受抑制,12 h后上调表达。该研究结果为家蝇免疫相关基因的克隆和家蝇免疫防御机制的探讨奠定了良好的基础。     

肾癌相关基因克隆——肾癌cDNA消减文库的构建

应用抑制性消减杂交技术,构建人肾癌与正常肾差异表达的cDNA消减文库.分别从肾癌及正常肾细胞系中提取poly(A)⁺RNA,依次合成单链及双链cDNA,经酶切成平均大小为400～600 bp的片段,将肾癌cDNA分为两组,分别与两种不同的接头衔接,再与正常肾cDNA进行两次消减杂交及两次抑制性PCR后,将产物与T/A载体连接构建成功cDNA消减文库,并转染大肠杆菌进行文库扩增.构建成功具有高消减效率的人肾癌cDNA消减文库,非特异性cDNA片段被有效地消减,特异表达的cDNA得到富集.文库扩增后得到6 500个克隆,随机挑取350个制备质粒,酶切分析均得到400～600 bp插入片段.所构建的人肾癌cDNA消减文库为进一步大批量筛选、克隆肾癌特异性表达的未知新基因奠定了基础.     

小麦抗叶锈近等基因系TcLr38抗病相关基因片段的分离

利用差异显示技术,分析小麦TcLr38受小麦叶锈菌诱导的mRNA表达丰度差异,获得了136条差异条带。对136条差异条带进行了回收、重扩增和反向Northern杂交检测,获得一条杂交信号阳性的片段,对该片段进行克隆、测序,该片段长度为425bp。在GenBank中进行Blast比对分析,与普通小麦(Triticum aestivum)同源性较高,并且与小麦抗盐cDNA序列也有较高的同源性;在GrainGenes中进行Blast比对,与小麦的远源亲本粗山羊草(Aegilops tauschii)、栽培一粒小麦(T.monococ-cum)和普通小麦具有较高同源性。利用SegMan软件进行电子克隆延长该片段,未找到与其相符的重叠群。因此确定该片段为TcLr38的cDNA片段,并初步推测该片段可能为一小麦抗病相关基因片段。     

文昌鱼性腺差减cDNA文库的构建

本研究以日本文昌鱼(Branchiostoma japonicum)性腺cDNA为材料,应用抑制性差减杂交技术构建文昌鱼雌雄性腺的差减cDNA文库.正向差减杂交以卵巢为试验方、精巢为驱动方,反向差减杂交以精巢为试验方、卵巢为驱动方,将所获差减cDNA片段克隆插入质粒表达载体,转化大肠杆菌DH5α,最后获得的正、反向差减文库分别含459、243个重组子.PCR 扩增鉴定正、反向差减cDNA文库的插入片段,其中90%左右的克隆皆能扩增出有效产物,插入片段范围为200-600 bp,符合差减文库PCR产物片段的大小.随机选取30个阳性克隆测序分析,得到26有效基因片段,进一步从中选取16个序列,用实时定量PCR对文库质量进行验证,结果表明所建文库能够达到富集雌雄性腺差异表达基因的目的.文昌鱼性腺差减文库的构建,为进一步分离、鉴定性腺分化和发育相关基因奠定了基础[动物学报 54(3):482-48 8,2008].     

稻瘟菌侵染诱导水稻凝集素基因的表达

利用mRNA差异显示技术(DDRT-PCR),从非亲和性稻瘟菌生理小种131侵染的水稻品种爱知旭(Oryza sati-va L. cv.Aichi-asahi)叶片中分离了8个诱导差异表达的cDNA片段.对这8个差示片段进行了回收、重扩增和克隆,以其中一个长度为321碱基并与甘露糖结合水稻凝集素和水稻盐诱导蛋白基因高度同源的差示片段为探针,筛选水稻非亲和性cDNA文库,获得12个阳性克隆.序列测定和数据库查询表明该基因的cDNA与水稻凝集素基因的cDNA及盐诱导蛋白基因的cDNA核苷酸同源性高达96%,推定的氨基酸序列与甘露糖结合水稻凝集素的氨基酸序列一致,与水稻盐诱导蛋白仅相差2个氨基酸.Southern杂交显示该基因在水稻基因组中有两个同源拷贝数,Northern杂交表明非亲和性稻瘟菌侵染可强烈诱导该基因表达.因此推测该基因参与了水稻对稻瘟菌侵染的防御反应.     

山羊与牛乳腺差异表达基因的筛选及半定量RT-PCR分析

山羊和奶牛具有非常相似的泌乳过程,但在产乳量和乳成分(脂肪和蛋白含量)之间存在很大的差异,而且山羊奶还具有特殊的膻味。本研究根据山羊和牛在基因编码序列上具有非常高的保守性原理,利用抑制消减杂交技术对3只西农萨能奶山羊和3头荷斯坦奶牛泌乳末期的乳腺组织进行差异表达基因分析。分别提取山羊和牛乳腺组织总RNA,分离mRNA并合成cDNA,以山羊乳腺组织cDNA作为测试,牛的乳腺组织cDNA作为对照。cDNA经RsaⅠ酶切后将测试组cDNA分成两组,分别衔接两种不同接头,再与对照组cDNA进行两次消减杂交及两次PCR反应,产物与T/A克隆载体连接,构建cDNA消减文库,并转染大肠杆菌进行文库扩增。随机挑选克隆经PCR鉴定发现有150个克隆具有200bp-1000bp插入片段,挑选50个差异片段不等的克隆进行测序及同源性分析,结果得到5个已知乳蛋白(αs2酪蛋白、β酪蛋白、К酪蛋白、α乳清白蛋白和β乳球蛋白)基因的编码序列和6个新的EST序列,EST序列已登录GenBank,登录号分别为EG588067、EG588068、EG588069、EG588070、EG588071和EG588072。通过半定量RT-PCR分析,发现β酪蛋白基因mRNA表达量在山羊乳腺中显著高于其在牛乳腺中的表达量,К酪蛋白在乳腺中的mRNA含量与其所表达的蛋白质在乳中含量存在很大差异,表明К酪蛋白虽然和其他酪蛋白具有相同的调控机制,但其在分泌和运输机制上与其他酪蛋白不同。     

小鼠脂联素受体2基因编码区的克隆及序列分析

构建小鼠脂联素受体2(mAdipoR2)基因cDNA克隆,并进行序列及基因结构分析,为进一步研究小鼠AdipoR2的表达和生物学活性奠定基础。用RT—PCR方法扩增mAdipoR2基因cDNA,获得的片段连接至pGEM-T载体,转化JM109大肠杆菌,经酶切鉴定后,进行序列测定。利用因特网生物信息学资源分析mAdipoR2基因序列。结果成功地构建了mAdipoR2基因cDNA克隆,其序列与GenBank登录序列一致。通过与小鼠基因组序列比对,分析了mAdipoR2基因结构,其编码序列由7个外显子组成,编码1个含7个跨膜区的膜蛋白,但该受体不属于G蛋白偶联受体家族(GPCRs)。mAdipoR2与人及大鼠蛋白的同源性分别为91％和95％。     

美洲鲽抗冻蛋白基因的克隆及在E.coli中的表达

本文报告了美洲鲽抗冻蛋白基因的克隆及在E.coli中表达的研究,以质粒P~(CT5)作为抗冻蛋白基因的供体,p~(ORF-2)作为表达载体。用HpaⅡ酶从质粒p~(CT5)上切下抗冻蛋白基因片段,再经Bal 31酶,绿豆核酸酶处理,连接上BglⅡ接头,然后插入到p~(ORF-2)的BglⅡ位点上,借助于p~(ORF-2)上的β-半乳糖苷酶基因的活性,使含正确插入抗冻蛋白基因的克隆呈现出蓝色菌落,共获得4000多个转化子,其中有201个蓝色克隆。对于50个蓝色克隆提取质粒DNA,电泳后发现均大于p~(ORF-2)。用BglⅡ消化后,可以发现有300—1500bpDNA片段,同时确定了抗冻蛋白基因在p~(ORF-2)中的插入方向,对于正确插入的克隆作出部分限制性内切酶图谱,测定出插入的抗冻蛋白基因片段的DNA序列,然后将重组质粒从E.coli MH1000菌株转化到E.coliTK1046中,研究分析表达产物,SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳结果证明插入的抗冻蛋白的基因已表达,有明显的融合蛋白带,分子量大于β-半乳糖苷酶、是由大肠杆菌的外膜蛋白F,抗冻蛋白和β-半乳糖苷酶组成。融合蛋白含量占总蛋白的20％左右。     

雌核发育银鲫原肠期胚胎和尾芽期胚胎差异表达基因的呈现

构建了雌核发育银鲫原肠期胚胎和尾芽期胚胎间的抑制性差减杂交cDNA质粒文库。对原肠期’739个和尾芽期816个PCR阳性克隆进行斑点杂交,得到72个原肠期和98个尾芽期斑点杂交阳性克隆。测序和基因数据库比对结果表明：72个原肠期斑点杂交阳性克隆中,包括19个已知基因的cDNA片段和31个没有同源性的cDNA片段;98个尾芽期斑点杂交阳性克隆中,包括52个已知基因的cDNA片段和37个没有同源性的cDNA片段。采用虚拟Northern杂交和RT-PCR证实了部分基因在银鲫胚胎发育过程中的差异表达。这些差异表达基因的呈现为进一步研究银鲫胚胎发育的分子机制奠定了基础。     

解淀粉芽胞杆菌启动基因的克隆及其对地衣杆菌α-淀粉酶基因的调控

用大肠杆菌启动基因探针质粒pHE5克隆了解淀粉芽胞杆菌的启动基因。供体菌DNA的HindⅢ片段与pHE5重组后转化大肠杆菌,获得一批带启动基因的抗四环素转化子,其中四株的抗性达到200μg/mL,从这四株高抗性转化子中提取质粒,并对其中的一个重组质粒pAE23的插入片段进行限制性图谱分析和缺失研究,获得了一个缺失了部份片段,四环素抗性仍达到200μg/mL的衍生质粒pAED23,经酶切分析证明其上的启动基因位于0.8kb的EcoR Ⅰ—HindⅢ片段上。点杂交分析证实该片段来自解淀粉芽胞杆菌的DNA。将地衣杆菌的α-淀粉酶基因亚克隆至pAED23启动基因下游的HindⅢ位点上能增强该基因在大肠杆菌中的表达。     

美洲拟鲽抗冻肽基因在E.coli中的表达

动物抗冻肽(AFP)能降低动物体液冰点而使其能在寒冷的环境中生活,因而AFP在防寒抗冻方面有较大的应用潜力。根据美洲拟鲽AFP基因的cDNA序列,人工合成了AFP及其含前导序列的proAFP的cDNA,并构建成pAFP及pPAFP原核表达载体。由于AFP表达量少且蛋白分子很小,用SDS-蛋白电泳难以检测。为了提高检测的灵敏度,把报道基因CAT的cDNA按读码框连接到AFP的3′末端,构建成融合基因表达载体pAFP/CAT和pPAFP/CAT。在大肠杆菌表达系统JM109(DE 3)中诱导表达。结果表明,融合蛋白AFP/CAT和proAFP/CAT具有明显CAT活力。这表明AFP和proAFP可以在大肠杆菌中表达。