凡纳对虾SWD抗菌肽基因的克隆与性质研究

目的:为了进一步探索抗菌肽分子的作用机制,我们以凡纳对虾具有单个WAP结构域的抗菌肽基因作为研究对象,进行分子生物学方面的分析。方法:通过cDNA全长序列的扩增,以及氨基酸序列的比较分析、系统进化树的分析以及分子结构的初步预测,我们对凡纳对虾SWD分子的结构进行了详细分析。结果:Lv-SWD的cDNA序列全长为434bp,编码92个氨基酸;Lv-SWD存在由24个氨基酸残基形成的信号肽序列,以及由8个保守存在的半胱氨酸残基形成的WAP结构域和一段富含脯氨酸的结构基序。结论:通过这些分子结构的研究,以及与其他SWD分子的比较,作者推测Lv-SWD分子是一种具有抑菌活性的抗菌肽分子,它在凡纳对虾的先天免疫系统中应该发挥着重要的免疫功能。     

凡纳滨对虾(Litopenaeus vannamei)盐度调控相关基因CLCA1的克隆及表达分析

钙激活氯离子通道调节剂(calcium-activated chloride channel regulator,CLCA)为一类金属蛋白酶依赖家族,在哺乳动物上皮组织杯状细胞的粘液产生和粘液平衡中起重要作用.为了探究CLCA1基因在凡纳滨对虾渗透压中的作用机制,本研究采用RACE技术在凡纳滨对虾中克隆出了CLCA1基因,该基因总长度为3129 bp,5'端非编码区长度为175 bp,3'端非编码区长度为107 bp,开放阅读框ORF长度为2847 bp,共编码984个氨基酸,有1个跨膜区域,膜外有VMA结构域.与其他物种氨基酸序列比对结果显示,凡纳滨对虾CLCA1氨基酸与其他物种相似性都较低,相似度最高的为刀额新对虾(Procambarus clarkii) CLCA2氨基酸序列,为47.83％.RT-qPCR结果显示,CLCA1基因在凡纳滨对虾各组织中均有表达,其中肠道、肝胰腺和鳃中的表达量较高;对不同盐度下凡纳滨对虾4个组织中CLCA1基因的定量结果显示,随着盐度的下降,CLCA1基因的表达量在4个组织中呈下调趋势,表明CLCA1基因与凡纳滨对虾的渗透压调节相关.本研究初步阐明了CLCA1基因的理化性质,对CLCA1基因在凡纳滨对虾体内各组织和不同盐度下各组织的表达定量可为CLCA1基因在今后甲壳动物的渗透压调节及免疫调节的研究提供基础支持.     

凡纳滨对虾MT基因序列及其在卵巢发育和低温胁迫中的表达分析

在低温处理仔虾全长cDNA文库的筛选测序中, 获得凡纳滨对虾(Litopenaeus vannmei)金属硫蛋白基因全长cDNA序列, 该序列含有425个碱基, 包含177 bp开放阅读框, 上游98 bp的非编码区及下游150 bp 的非编码区, 编码58个氨基酸, 其中半胱氨酸含量丰富, 富含金属硫蛋白典型的Cys-X(1-3)-Cys 结构。多序列比对表明, 凡纳滨对虾MT蛋白序列与美洲螯龙虾(Homarus americanus)MT蛋白序列具最高同源性72.4%。Real-time PCR结果表明, 凡纳滨对虾MT基因在卵巢组织中呈优势表达, 在不同发育期的卵巢中的表达量都很高, 在低温处理凡纳滨对虾肝胰腺组织中上调表达。实验所得结果为研究凡纳滨对虾金属硫蛋白基因在生殖发育和低温应激中的功能提供了参考。       

凡纳滨对虾TCP-1-Beta基因的克隆及其与耐寒性状的相关性

为研究凡纳滨对虾耐寒性状的分子机理,研究克隆了凡纳滨对虾耐寒相关基因TCP-1-Beta并对其与耐寒性状的关系进行了研究.根据电子克隆所得序列设计引物,采用RT-PCR方法克隆得到长1691 bp的凡纳滨对虾TCP-1-Beta基因序列,其中包括1608 bp的完整开放阅读框,编码535个氨基酸残基.然后,运用荧光定量PCR对TCP-1-Beta基因进行时空表达谱的分析:组织表达谱的结果显示,该基因在凡纳滨对虾肝胰腺组织中表达量最高;不同低温处理下的表达结果显示,在28℃和15℃处理下基因表达量无显著变化,13℃开始呈上调表达,11℃时表达量升高;13℃低温处理发现该基因在24h内表达量无显著变化,但36h后表达量显著升高.采用PCR-RFLP方法对216尾凡纳滨对虾TCP-1-Beta基因进行了SNP多态性检测,并将其与耐寒性状进行了关联分析.在该基因编码区第420碱基上发现G/A突变,方差分析结果表明该位点的不同基因型与耐寒力指标CDH值相关(P＜0.05),其中GG基因型的耐寒能力比AA基因型强.     

斑节对虾溶菌酶基因克隆及序列分析

参考对虾溶菌酶基因和类溶菌酶基因及其他多种生物的溶菌酶基因序列 ,设计并合成引物。运用RT PCR技术 ,从斑节对虾血细胞总RNA中扩增获得特异性片段。所获片段回收纯化后克隆到pGEM TEasyVector系统的T载体上。重组子的序列分析表明 ,所克隆的斑节对虾溶菌酶基因片段长 6 5 8bp ,包括溶菌酶基因开放阅读框 (ORF)4 77bp和 3′端非编码区的 181bp。 4 77bpORF共编码 15 8个氨基酸 ,包括溶菌酶成熟肽 14 0个氨基酸残基和信号肽 18个氨基酸残基。斑节对虾溶菌酶成熟肽推测分子量为 16 ,32kd ,等电点为 8 78。与南美白对虾溶菌酶基因的碱基序列及推测氨基酸序列比较 ,同源性分别为 89 5 %和 93 0 % ;与日本对虾类溶菌酶基因的同源性分别为 84 0 %和91 0 %。进一步的序列分析表明 ,斑节对虾溶菌酶氨基酸序列与多种类群生物的c 型溶菌酶氨基酸序列具有较高的同源性 ,并具有与c 型溶菌酶相同的活性位点氨基酸残基Glu51和Asp68,且与活性位点相邻的序列高度保守。斑节对虾溶菌酶氨基酸序列还具有与c 型溶菌酶相同的结构氨基酸——— 8个半胱氨酸残基。因而可认为所克隆的斑节对虾溶菌酶基因属c 型溶菌酶基因。     

凡纳滨对虾ANT2 基因的克隆及低温表达谱分析

为研究凡纳滨对虾适应低温的分子机理, 实验对从低温处理凡纳滨对虾抑制性消减文库中筛选出的一个360 bp EST 序列进行了研究。首先, 同源比对显示该EST 片段与其他物种的ANT2 基因高度同源, 命名为凡纳滨对虾ANT2 基因(LVANT2); 其次, 通过构建凡纳滨对虾肝胰腺全长cDNA 文库, PCR 扩增获得LVANT2 基因的全长cDNA1540 bp, 其中包括1011 bp 的完整开放阅读框, 编码336 个氨基酸残基。然后, 对基因进行了不同组织和低温处理的表达谱分析: (1)组织表达谱的结果显示, 该基因在凡纳滨对虾肌肉组织中表达量最高; (2)在不同低温处理下的表达结果显示, 该基因在15℃处理下基因表达量发生显著变化, 13℃开始呈下调表达, 11℃时表达量又升高; 13℃低温处理不同时间发现该基因在12h 内表达量发生显著变化,48h 后表达量最高。LVANT2 基因的低温诱导表达模式说明其可能在凡纳滨对虾低温适应中发挥作用       

凡纳滨对虾TCP-1-eta基因的克隆及与耐寒性状的相关性

为研究凡纳滨对虾耐寒性状的分子机理,文章克隆了凡纳滨对虾的耐寒相关基因TCP-1-eta并对其与耐寒性状的关系进行了研究。首先,根据电子克隆所得序列设计引物,采用RT-PCR方法克隆得到长1 705 bp的TCP-1-eta基因序列,其中包括1 629 bp的完整开放阅读框,编码542个氨基酸残基。然后,运用荧光定量PCR对TCP-1-eta基因进行时空表达谱的分析:(1)组织表达分析结果显示,该基因在凡纳滨对虾肌肉组织中表达量最高;(2)不同低温处理下的表达结果显示,该基因在15℃开始呈上调表达,13℃时表达量最高;(3)13℃低温处理的表达结果显示,该基因在36 h内呈小幅上调表达,但36 h后表达量显著升高,48 h表达量达到0 h的150倍。进一步采用PCR-RFLP方法对216只凡纳滨对虾TCP-1-eta基因进行了SNP多态性检测,并将其与耐寒性状进行了关联分析。在该基因编码区第731碱基上发现C/T突变,方差分析结果表明该位点的不同基因型与耐寒力指标CDH(Cooling-degree hours)值相关(P<0.05),其中CC基因型的耐寒能力比TT基因型强。     

凡纳滨对虾DNaseⅠ基因的克隆及原核表达

利用RT-PCR和RACE技术,从凡纳滨对虾(Litopenaeus vannamei)肝胰腺中克隆了DNaseⅠ基因的全长cDNA序列。该序列全长1614bp,包含1209bp的开放阅读框,编码一个含403个氨基酸的蛋白;5′非翻译区为116bp,3′非翻译区为289bp。实时定量PCR分析结果表明,DNaseⅠ基因在肝胰腺的表达量是其他器官表达量的16～162倍,表明凡纳滨对虾DNaseⅠ基因属于胰腺型表达。本研究还利用酶切重组构建原核表达载体,并在大肠杆菌(Escherichia coli)中成功表达出了有活性的重组DNaseⅠ蛋白。     

昆虫抗菌肽结构、性质和基因调控

昆虫抗菌肽是昆虫先天免疫系统中非常重要的一类效应分子。昆虫抗菌肽带正电荷,分子量小,大多数少于100个氨基酸残基。根据结构可以将昆虫抗菌肽分为一些不同的家族。昆虫抗菌肽不同的抗菌谱表明,它具有不同的作用机制。以果蝇为模式生物研究表明,昆虫抗菌肽的基因调控涉及到多个信号通路及大量的信号分子。     

凡纳滨对虾β-actin基因的克隆与表达

目的:克隆凡纳滨对虾肌动蛋白基因并在原核表达系统中表达.方法:根据GenBank上凡纳滨对虾β-actin基因序列设计引物,采用RT-PCR方法,从凡纳滨对虾肌肉组织中克隆出β-肌动蛋白基因cDNA部分序列,克隆序列连接到pBAD/gⅢA质粒,转化人大肠杆菌TOP10,筛选阳性克隆,进行温度诱导表达重组蛋白.结果:克隆序列长度为1300bp,测序结果与Gene-Bank序列同源性达99.91%;获得重组体诱导表达产物经SDS-PAGE分析,在约48kD处有表达的蛋白带,表达产物经Western Blotting鉴定为阳性.结论:获得β-actin基因在大肠杆菌中稳定表达产物.     

日本对虾(Marsupenaeys japonicus)HsP70基因cDNA的克隆与序列分析

根据中国明对虾(Fenneropenaeuschinensis)Hsp70的cDNA序列及日本对虾(Marsupenaeusjaponicus)Hsp70cDNA序列片段设计引物,用RT-PCR方法,从经热休克处理的日本对虾鳃总RNA中克隆到长1992bp的Hsp70cDNA序列,包括长1959bp的完整编码序列(CDS)。根据编码序列推导出相应的652个氨基酸,与其他真核生物Hsp70家族成员进行同源性比较,发现与凡纳滨对虾(Litopenaeusvannamei)、斑节对虾(PinaeusmonodonFabricius)、中国明对虾(Penaeuschinesis)的相似度分别为99.5%、99.4%、99.4%,与日本沼虾(Macrobrachiumnipponense)和罗氏沼虾(M.rosenbergii)的相似度分别为93.7%和92.9%,与虹鳟(Oncorhynchusmykiss)、原鸡(Callusgallus)、家鼠(Musmusculus)和人(Homosapiens)的相似度为89.2%、85.4%、88.3%和88.3%,表现出较高的保守性。分析表明所得到的日本对虾Hsp70是一种Dnak亚家族类型的细胞质Hsp70,拥有完整的N端ATP酶结构域(约45kDa)、底物肽结合结构域(18kDa)及C端结构域(10kDa)。以上结果说明我们所得到的序列是一条包含完整CDS的Hsp70基因序列。     

Solution structure of synthetic penaeidin-4 with structural and functional comparisons with penaeidin-3

Antimicrobial peptide structure has direct implications for the complexity of functions and mechanisms of action. The penaeidin antimicrobial peptide family from shrimp is divided into multiple class designations based on primary structure. The penaeidin classes are not only characterized by variability in primary sequence but also by variation in target specificity and effectiveness. Whereas class 4 exhibits low isoform diversity within species and is highly conserved between species, the primary sequence of penaeidin class 3 is less conserved between species and exhibits considerable isoform diversity within species. All penaeidins, regardless of class or species, are composed of two dramatically different domains: an unconstrained proline-rich domain and a disulfide bond-stabilized cysteine-rich domain. The proline-rich domain varies in length and is generally less conserved, whereas the spacing and specific residue content of the cysteine-rich domain is more conserved. The structure of the synthetic penaeidin class 4 (PEN4-1) from Litopenaeus setiferus was analyzed using several approaches, including chemical mapping of disulfide bonds, circular dichroism analysis of secondary structural characteristics, and complete characterization of the solution structure of the peptide by proton NMR. L. setiferus PEN4-1 was then compared with the previously characterized structure of penaeidin class 3 from Litopenaeus vannamei. Moreover, the specificity of these antimicrobial peptides was examined through direct comparison of activity against a panel of microbes. The penaeidin classes differ in microbial target specificity, which correlates to variability in specific domain sequence. However, the tertiary structure of the cysteine-rich domain and indeed the overall structure of penaeidins are conserved across classes.