利用蛋白质组学手段鉴定新型贻贝足丝蛋白

贻贝通过足腺分泌特有的足丝并以此粘附于水下各种基质表面.贻贝足丝中富含各种粘附蛋白,其优异的水下粘附性能使其成为开发新型生物粘合剂的候选分子.厚壳贻贝足丝粘附能力强,本文采用尿素及盐酸胍抽提结合二维双向电泳技术（two-dimensional electrophoresis, 2-DE）,分别对厚壳贻贝足丝纤维和足丝盘的蛋白质进行分离及染色;采用串联质谱技术结合常规搜库和表达序列标签（EST) 数据库搜索,对分离获得的蛋白质点进行鉴定,从中获得了mfp-3、mfp-6、胶原蛋白以及3种未曾报道过的新型贻贝足丝蛋白成分.上述研究为深入了解厚壳贻贝足丝蛋白的分子多样性、探讨其粘附机理以及从中筛选具有应用前景的贻贝足丝蛋白奠定了基础.     

厚壳贻贝低分子量足丝蛋白的初步鉴定(英文)

足丝蛋白是贻贝科(Mytilidae)所特有一种在水环境中也能表现出强黏附功能的蛋白,也是目前开发新型生物黏附剂的主要候选分子。厚壳贻贝(Mytilus coruscus)广泛分布于我国东部沿海,是我国具有重要经济价值的贻贝,其足丝粗硬,黏附力强,关于厚壳贻贝的足丝蛋白的研究目前尚未见报道。通过醋酸抽提结合反相高效液相色谱分离,从厚壳贻贝足丝盘中分离纯化到数种低分子量足丝蛋白,经质谱鉴定和氨基酸序列测定,其中三种足丝蛋白(分子量6 kD左右)属于贻贝足丝蛋白-3(mytilus foot protein-3,mfp-3)家族,且序列中富含DOPA,另有三种足丝蛋白为未知新型足丝蛋白。石英晶体微天平分析表明,厚壳贻贝低分子量足丝蛋白在金表面有较强的吸附能力,这与其黏附功能是直接相关的。以上工作为深入了解厚壳贻贝低分子量足丝蛋白的分子多样性以及黏附机制奠定了基础。     

厚壳贻贝足丝黏附蛋白mfp-3的重组表达及黏附功能分析

厚壳贻贝（Mytilus coruscus）中富含各种黏附蛋白分子,其中贻贝足丝蛋白3（mussel foot protein-3, mfp-3）是贻贝用以与外界基质进行黏附的主要蛋白分子.贻贝足丝中天然的mfp-3的含量低,水溶性差,因此纯化困难.本文以厚壳贻贝足丝蛋白mfp-3的cDNA序列为目的基因,用PCR法扩增Mfp-3基因,并成功构建含有多聚组氨酸标签的重组mfp-3原核表达载体pET-21a/ Mfp-3.经IPTG（isopropylthio-β-D-galactoside）诱导表达出重组蛋白,利用亲和层析和反相高效液相色谱分离纯化,获得分子量为9.18 kD的重组蛋白.经酪氨酸酶催化、玻璃包被和石英晶体微天平（quartz crystal microbalance,QCM）分析.结果表明,重组厚壳贻贝mfp-3蛋白经酪氨酸酶催化后,L-3,4-二羟基苯丙氨酸(即多巴,L-3,4- dihydroxyphenylalanine, DOPA) 含量较高并且具有较好的黏附性能.上述研究为开发以mfp-3黏附蛋白为来源的生物粘合剂奠定了良好的基础.     

厚壳贻贝足丝盘黏附蛋白mcofp-3的重组真核表达

厚壳贻贝(Mytilus coruscus)黏附蛋白分子mcofp-3(M.coruscusfoot protein-3)主要分布于贻贝足丝盘,贻贝在水环境下的黏附过程中起到关键作用,但因其难溶于水且在贻贝足丝盘中含量极低,故妨碍了对其进行深入研究。为建立厚壳贻贝足丝蛋白mcofp-3的真核表达体系,并获得足够的mcofp-3黏附蛋白进行后续研究,采用酵母表达体系对mcofp-3进行了重组表达。通过PCR方法克隆厚壳贻贝的mcofp-3基因,构建mcofp-3的酵母真核表达载体pVT102U/α/mcofp-3,鉴定结果表明,重组表达质粒pVT102U/α/mcofp-3由真核载体pVT102U/α和mcofp-3的成熟肽DNA片段组成,插入的mcofp-3成熟肽DNA片段与预期序列完全一致;采用LiAC转化法将重组表达质粒转化到S78酿酒酵母中,经过RT-PCR分析以及1.0%的琼脂糖凝胶电泳检测,结果表明,重组的mcofp-3得到了成功的转录;发酵菌液经阳离子交换柱及高效液相色谱分离,以及Tris-Tricine-SDS-PAGE检测,结果表明,重组的厚壳贻贝黏附蛋白分子mcofp-3得到了成功表达,表达...     

基于illumina测序的厚壳贻贝足组织转录组研究

贻贝足丝是贻贝足组织分泌的足丝蛋白形成的非细胞组织,具有在水环境下的极强粘附性能,是当前生物粘附剂及抗腐蚀材料的研发热点．为进一步了解贻贝足丝蛋白的分子多样性特征,采用新一代Illumina高通量测序平台对厚壳贻贝(Mytilus coruscus)足组织进行转录组测序,首次构建了厚壳贻贝足组织的转录组数据库．共计获得7 199 799 840 nt的碱基数据经过序列拼接和组装,获得88 825条unigene．对上述unigene开展了序列注释,共计37 007条unigene获得注释．在此基础上,经序列检索和比对,从中筛选出与目前已知的11种足丝蛋白同源的56条unigene序列并进行分析．结果表明,厚壳贻贝足丝蛋白具有明显的氨基酸偏好性,部分足丝蛋白具有重复序列,且厚壳贻贝足丝蛋白与其他种类的贻贝足丝蛋白具有较高的序列相似性．上述结果为后续贻贝足丝蛋白的批量鉴定以及在此基础上的贻贝足丝形成、固化以及粘附机制相关研究奠定了基础．     

一种新型贻贝足丝抗氧化蛋白的原核重组表达及功能

贻贝足丝及其足丝蛋白相关研究对于开发新型水下生物粘附剂具有重要的仿生学意义。足丝蛋白在其粘附过程中需要维持一定的还原态,而目前已报道的足丝抗氧化蛋白仅有MFP-6。此前在厚壳贻贝足丝中鉴定到一种新型的富含半胱氨酸和甘氨酸的足丝蛋白质,该蛋白质被命名为Cys/Gly-Rich-Protein（CGRP）,但是CGRP蛋白在足丝中的作用及机制尚不明确。为此,针对CGRP蛋白,在序列分析基础上,利用原核重组表达手段获得其重组蛋白质,采用2,2-联苯基-1-苦基肼基（2,2-diphenyl-1-picryl hydrazyl radical,DPPH）法检测CGRP重组蛋白经不同条件处理后的抗氧化活性。序列分析结果表明,CGRP蛋白含16.5%的半胱氨酸和10%的甘氨酸,其序列中含有两段半胱氨酸位置保守的重复序列,结构预测表明,其优势构象以无规卷曲为主。同源蛋白质搜索结果表明,CGRP蛋白在数据库中尚无高同源性蛋白质存在。通过密码子优化结合原核重组表达策略成功表达出CGRP重组蛋白,所获得的CGRP重组蛋白具有明显的抗氧化活性,且该活性在其半胱氨酸还原后显著增强(0.91±0.05 vs 0.71±0.11, P<0.01)而在半胱氨酸烷基化之后显著下降(0.08±0.03 vs 0.71±0.11, P<0.01),表明CGRP蛋白的抗氧化活性与其序列中半胱氨酸的自由巯基有关。本研究提示,CGRP蛋白是足丝中一种新的具有抗氧化功能的蛋白质,在足丝粘附过程中推测与MFP-6一起参与了富含多巴的足丝粘附蛋白的还原态维持,对贻贝足丝在固化和粘附过程中防止提前粘附具有重要意义。     

厚壳贻贝新型抗菌肽myticalin和mytimacin的分子鉴定

从厚壳贻贝(Mytilus coruscus)鳃组织中鉴定到一种新型贻贝肽聚糖识别蛋白(Peptidoglycan recognition protein, PGRP)分子, 为探讨其在贻贝先天免疫系统中的作用, 对其开展了序列分析, 表达模式, 亚细胞定位, 原核重组表达及表达产物的功能验证研究。研究结果表明, 厚壳贻贝新型PGRP由438个氨基酸残基组成。序列中含典型肽聚糖识别蛋白/酰胺酶(PGRP/Amidase)结构域, 属于酰胺酶型PGRP。该蛋白在厚壳贻贝各组织中呈组成型表达特征。微生物胁迫可明显上调PGRP表达量, 其响应速度和表达量上调幅度对不同微生物胁迫具有差异。利用原核重组表达技术成功表达出可溶性重组厚壳贻贝PGRP。对表达产物的功能验证结果表明, 重组厚壳贻贝PGRP蛋白表现出明显的抑菌活性、细菌凝集活性和对PGN的酰胺酶活性, 上述活性均具有锌离子依赖性。亚细胞定位分析结果表明, 该PGRP分子主要定位于细胞核内。上述结果为深入了解厚壳贻贝的免疫识别机制奠定了基础。

     

厚壳贻贝两种新型防御素的分子鉴定

贻贝是全球范围内具有重要经济价值和生态价值的双壳贝类。贻贝抗菌肽具有极强的分子多样性,也是当前抗菌肽研究的重要对象。防御素是贻贝抗菌肽的重要成员, 从厚壳贻贝中鉴定到2种新型防御素, 但其分子特性和免疫机制尚不清楚。为此, 对厚壳贻贝体内新发现的2种防御素开展研究。序列分析结果表明,2种新型防御素均具有节肢动物防御素结构特征,因而被命名为arthropod like defensin (ALD)。利用荧光定量PCR研究了2种防御素在贻贝不同组织及不同发育阶段的表达量差异。进一步分析了2种防御素在3种不同微生物诱导下的表达量时间曲线。利用固相化学合成技术对2种防御素的成熟肽区进行合成并开展了功能验证。研究结果表明, 2种ALD 主要表达部位在外套膜和消化腺, 且ALD-1具有雄性特异表达特征。此外, ALD-1和ALD-2在贻贝幼虫阶段均未表达; 在不同微生物刺激下, 2种ALD表现出不同的免疫反应模式, 显示出2种防御素具有不同的免疫调节机制。化学合成的2种ALD均具有抑菌活性, 其对不同微生物的抑制率在20%~80%之间。上述研究为深入了解贻贝免疫防御的分子机制,以及贻贝抗菌肽的免疫功能和后续的分子资源开发奠定了基础。     

厚壳贻贝新型抗菌肽myticalin和mytimacin的分子鉴定

从厚壳贻贝(Mytilus coruscus)血细胞转录组数据中鉴定到两种新型抗菌肽, 分别为myticalin和mytimacin。为了解两种抗菌肽的结构与功能, 以及在贻贝免疫过程中的响应模式, 采用固相化学合成技术获得两种抗菌肽化合物, 在此基础上开展了抑菌活性测试, 红细胞毒性测试及对微生物抑制作用机理的扫描电镜观察。此外, 研究了贻贝在不同微生物诱导下, 两种抗菌肽的表达模式。研究结果表明, 化学合成的myticalin和mytimacin均具有抑菌活性, 但抑菌谱有所差异。两种抗菌肽尽管结构差异较大, 但对金黄葡萄球菌和溶藻弧菌的作用机制类似, 均能导致细菌表面形态结构发生变化。此外, mytimacin对白色念珠菌表现出明显抑制作用, 且其作用机制不同于金黄葡萄球菌和溶藻弧菌, 能导致白色念珠菌表面出现孔洞, 而myticalin则无此现象。两种抗菌肽在不同微生物诱导后, 其表达量均明显上调, 但myticalin表现出对革兰氏阳性菌诱导的敏感性, 而mytimacin表现出对真菌和革兰氏阳性菌诱导的敏感性。研究为深入了解贻贝抗菌肽的分子多样性及其抑菌活性机制, 以及贻贝抗菌肽的分子工程研究奠定了基础。     

Identification of expressed sequence tags (ESTs) of the highly transcribed genes in Aspergillus niger

Determined sequences of 285 randomly selected clones in a 3-directed cDNA library of Aspergillus niger could identify expressed seqeunce tags (ESTs) of genes highly expressed. One EST appeared seven times, one six times, one five times, four three times and 12 twice. Out of these 19 ESTs, ten were identified in GenBank, but none was of A. niger, suggesting that there are a lot of unidentified genes highly expressed in A. niger.     

Expressed sequence tag analysis of the diapausing queen of the bumblebee Bombus ignitus

We constructed a full‐length cDNA library from diapausing queens of the bumblebee Bombus ignitus. A total of 480 randomly selected clones was sequenced by single‐run 5′‐end sequencing. Of these, there were 437 high quality clones, 23 poor quality clones and 20 read‐fail clones. Each high quality clone sequence was searched against a public protein database. The most frequently found matching genes were ribosomal proteins (12.5%), p10 (3.58%), cytochrome P450 monooxygenase (3.13%) and sensory appendage protein (2.9%). Sequence similarity analysis between bumblebees and other insect species showed that 72 out of 437 (16.5%) bumblebee expressed sequence tags (EST) matched sequences of Apis mellifera, with matches to Drosophila melanogaster (6.6%), Caenorhabditis briggsae (6.2%), Lysiphlebus testaceipes (4.8%), Periplaneta americana (3.7%) and Anopheles gambiae (3.4%) following, suggesting that sequence similarity of bumblebee EST is closest to that of A. mellifera. Functional classification of EST based on Gene Ontology showed that most genes found by sequencing are associated with physiological processes in the bumblebee. The results of sequencing and analysis of our 437 cDNA demonstrated that high‐throughput EST sequencing and data analysis are powerful means for identifying novel genes and for expression profiling. Our bumblebee EST collection could be a useful platform for further studies of gene expression in diapausing bumblebees.     

华仁杏EST-SSR标记引物设计与开发

随着生物科技的进步,ESTs（表达序列标签）已经成为开发SSR（简单重复序列）标记的重要资源。本文利用NCBI公共数据库下载蔷薇科EST序列22 458条,使用SSRHunter1.3软件进行了SSR搜索,从中获得22 527条SSR,应用Primer5.0软件设计并经由Oligo7.0软件检测,共得到61对EST-SSR引物。利用这些引物对8个华仁杏品种进行了PCR扩增及检测,得到10对能产生清晰多态性条带的EST-SSR标记,标明了10对引物的序列,为进一步开展华仁杏SSR分子标记辅助育种研究奠定了基础。     

充分利用EST数据库资源

表达序列标签(EST）数据库作为一种重要的基因组数据库,已成为新基因的发现、基因表达及重组蛋白表达等研究的有力分子生物学工具.介绍了如何充分利用EST数据库.     

蜜蜂EST中的微卫星分析

为加速分子标记在蜜蜂遗传、进化与行为等方面的利用,分析了简单重复序列(Simple Sequence Repeats,SSRs)在蜜蜂EST中的分布频率与密度。所分析的蜜蜂EST数据集包含15869条序列,总长为7．9Mb。结果显示,蜜蜂ESTs中SSRs的频率为1／0．52kb,其中6碱基重复基序占总SSRs的45．0％,是最丰富的重复单元,而2、1、3、4与5碱基重复基序分别占总SSRs的17．9％、14．1％、11．6％、9．2％和2．2％。同时,在各种SSRs重复单元中,富含A碱基的重复单元占据优势地位,如：A、AT、AG、AC、AAT、AAG、AAC、AAAT、AAAG、AAAAG、AAAAT、AATAT、AAAAAG和AAAAAT重复基序,而富含G碱基的重复单元在基因编码区中含量较低。进一步分析显示：蜜蜂SSRs在冗余与非冗余EST数据集中的分布频率与密度相似,仅存在极小的偏差,表明可从现有的部分ESTs数据中方便地获取有效的微卫星标记。     

一个鼻咽癌相关EST的鉴定及其全长cDNA序列分析

鼻咽癌是我国南方及东南亚地区常见的恶性肿瘤之一.通过对鼻咽癌染色体高频率杂合性丢失区域3p21的表达序列标签(expressedsequencetag,EST)进行同源性比较分析,运用逆转录聚合酶链式反应的方法,筛选到一个在41.18%(14/34)的鼻咽癌活检组织及20.0%(1/5)的鼻咽癌细胞系中表达下调的ESTBG772301;并用Northern杂交方法,检测了该EST在多种正常成人组织中的表达状况及其所代表基因的转录本大小.在此基础上,对该EST来源的cDNA克隆(IMAGE:4839190)进行直接测序,获得了一个全长为2377bp的新cDNA序列;经生物信息学分析,发现它与已知基因序列无明显同源性,属于一个新基因,定位于染色体3p21.3,被命名为鼻咽癌表达下调基因(NPCEDRG,GenBank登录号:AF538150).其编码的蛋白质含169个氨基酸,与一个已报道的在进化上相对保守、功能未知的人类蛋白Nicolin1(简称NICN1)N端170个氨基酸残基的序列同源性为97%,但缺少NICN1蛋白C端43个氨基酸残基,可能是nicolin1基因不同剪接本的编码产物.