一种水华蓝藻气囊的分离纯化及气囊结构蛋白的鉴定

【目的】从水华蓝藻铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa PCC 7806)的细胞中分离纯化出高纯度且完整的气囊,并对气囊的结构组成蛋白进行鉴定。【方法】采用渗透冲击与溶菌酶处理相结合的方法,进行多次低速离心提纯气囊,纯化所得气囊用负染色透射电镜观察气囊的纯度、完整度和形态。将纯化得到的气囊溶解后进行SDS-PAGE电泳,电泳后的蛋白条带运用LC-MS质谱法完成鉴定。【结果】从气囊的电镜照片可以看出提纯后的气囊纯度高,完整性好。气囊是两端呈锥状的圆柱体状,各气囊的直径大小一致,约120 nm,但长度不同,从约500 nm到1 500 nm不等。SDS-PAGE电泳和质谱法鉴定出气囊的两种主要结构组成蛋白Gvp A和Gvp C。【结论】这些研究对后续揭示气囊的精细结构和深入研究水华蓝藻浮力调节机制具有重要的意义。     

中华按蚊α-羧酸酯酶AsAe7的异源表达、纯化与结晶

【目的】羧酸酯酶(carboxylesterase,COE)是昆虫体内一类重要的解毒酶,与昆虫的抗药性相关。本研究旨在对中华按蚊Anopheles sinensis羧酸酯酶Ae7(Asae7)进行初步晶体学研究,为解析As Ae7的空间结构及探讨其分子功能奠定基础。【方法】首先对Asae7进行生物信息学分析,然后进行分子克隆,并利用原核表达系统在体外对Asae7进行重组表达;结合Ni-NTA金属螯合层析和葡聚糖凝胶层析方法纯化融合表达蛋白;通过葡聚糖凝胶层析和化学交联结果分析As Ae7的聚合状态;采用坐滴气相扩散法对As Ae7进行结晶筛选。【结果】生物信息学分析表明,As Ae7是亲水性蛋白,分子量为61.053 k D,无跨膜区和信号肽;3D结构预测结果分析显示,As Ae7采取的是α/β-水解酶超家族折叠模式。多序列比对结果表明,在不同昆虫中Ae7蛋白具有高度保守性。分子克隆得到中华按蚊As Ae7的编码基因Asae7序列,大小为1 626 bp。成功构建重组质粒p ET28aAsae7;在大肠杆菌Escherichia coli中表达的融合蛋白As Ae7主要分布在上清中。通过镍柱亲和层析和凝胶过滤层析纯化出了高纯度且稳定的目的蛋白;通过凝胶过滤层析和化学交联获得纯化的As Ae7主要呈单体状态;同时通过晶体筛选获得了As Ae7的晶体。【结论】运用结晶学的方法初步获得了As Ae7的晶体,为后续解析As Ae7的晶体结构以及在原子分辨率水平上直观阐释As Ae7参与代谢抗性的分子机制奠定了基础。     

中华按蚊谷胱甘肽-S-转移酶E6(AsGSTE6)的表达纯化与结晶

【目的】对中华按蚊Anopheles sinensis谷胱甘肽-S-转移酶E6(As GSTE6)进行初步晶体学研究,为深入研究其空间结构奠定基础。【方法】利用生物信息学软件,首先对中华按蚊As GSTE6进行生物信息学预测和分析;然后进行分子克隆,构建重组子p ET28a-As GSTe6;利用大肠杆菌Escherichia coli原核表达系统进行诱导表达;采用Ni-NTA金属螯合层析和葡聚糖凝胶层析的方法对重组蛋白进行纯化;通过葡聚糖凝胶层析和化学交联的结果分析蛋白的聚合状态;运用坐滴蒸气扩散法对重组蛋白进行结晶筛选。【结果】生物信息学分析结果表明,As GSTE6分子量为25.28 k D,无信号肽和跨膜区,是亲水性蛋白;三级结构预测结果显示,As GSTE6主要由一个小的βαβαββα折叠模式的N端结构域和一个大的全螺旋的C端结构域组成。多重序列比对结果表明,在不同昆虫中GSTE6具有高度保守性。分子克隆得到中华按蚊As GSTE6的编码基因As GSTe6序列,大小为672 bp。在大肠杆菌中As GSTE6主要在上清中有大量表达,为可溶性表达;通过镍柱亲和层析和凝胶过滤层析纯化出了高纯度且稳定的As GSTE6重组蛋白;凝胶过滤层析结合化学交联的结果证实体外纯化的融合蛋白As GSTE6主要呈二聚体状态;通过晶体筛选获得了As GSTE6的晶体。【结论】运用结晶学的方法获得了As GSTE6的晶体,这为后续解析As GSTE6的三维结构奠定了基础。     

中华按蚊CPF家族表皮蛋白基因的全基因组鉴定及其特征分析

【目的】鉴定中华按蚊Anopheles sinensis基因组上的CPF家族表皮蛋白基因,分析其基因结构和特征,推测其可能的生物学功能;同时比较研究代表性蚊种的CPF家族基因,提供CPF家族基因的信息框架。【方法】基于中华按蚊An.sinensis、冈比亚按蚊An.gambiae、微小按蚊An.minimus、埃及伊蚊Aedes aegypti、致倦库蚊Culex quinquefasciatus和黑腹果蝇Drosophila melanogaster全基因组序列,以冈比亚按蚊CPF家族基因序列为询问序列,采用BLASTP,TBLASTN和HMM方法鉴定这些物种的CPF家族基因;利用生物信息学方法预测中华按蚊CPF家族基因的结构、剪切模式、信号肽、跨膜区、结构域和3D结构等;采用最大似然法(maximum likelihood,ML)构建这些物种的系统发生关系,推断CPF家族基因的起源和进化。【结果】中华按蚊、冈比亚按蚊、微小按蚊、埃及伊蚊、致倦库蚊和黑腹果蝇全基因组共有4,4,4,3,3和3个CPF家族基因。中华按蚊的CPF基因被分别命名为As CPF1,As CPF2,As CPF3和As CPF4,这些As CPF基因的全长c DNA序列分别为736,2 021,531和1 001 bp,分别编码219,345,148和185个氨基酸。As CPF1,As CPF2和As CPF3仅含有一个内含子,但As CPF4含有3个内含子,所有内含子均为0位内含子。As CPF1,As CPF2,As CPF3和As CPF4分别有3,2,1和2个不同的选择性剪切子。As CPF3的表达量最高,其次是As CPF4,As CPF2和As CPF1。推测的As CPF1,As CPF2,As CPF3和As CPF4的理论分子量分别为22.86,36.47,15.08和18.66 k D,等电点分别为9.08,8.97,9.44和9.16。As CPF家族蛋白含有保守的44个氨基酸基序和C-末端基序;As CPF1,As CPF3和As CPF4具有信号肽,为分泌型蛋白,而As CPF2缺乏信号肽,为非分泌蛋白。二级结构分析显示,4个As CPF均具有α-螺旋,无规卷曲和延伸链,只有As CPF4有一段跨膜片段,位于第5-27位氨基酸。系统发育分析显示,CPF3基因可能是最早分化出来的CPF家族基因,CPF1和CPF2基因可能是同一祖先基因经过一个基因重复事件分化形成的,CPF4基因很可能是按蚊所特有的,是最晚分化出来的CPF基因。以冈比亚按蚊为对照,替换率分析显示,中华按蚊CPF表皮蛋白的Ka/Ks值均小于1,表现出纯化选择。【结论】对中华按蚊CPF家族基因在全基因组上的鉴定和特征分析,及对代表性蚊虫CPF家族基因的比较分析,揭示了蚊虫CPF家族基因的多样性、结构和氨基酸特征以及起源和进化,这为该家族基因的进一步研究和利用提供了信息基础。