斜纹夜蛾铁硫亚基蛋白的表达及功能鉴定

铁硫亚基蛋白(rieske iron-sulfur protein, RISP) 是线粒体复合物Ⅲ的关键蛋白亚基之一, 在呼吸链电子传递过程中起到重要作用。本研究通过RT-PCR克隆得到斜纹夜蛾Spodoptera litura RISP基因SlitRISP的ORF, 构建了pET32a-SlitRISP原核表达载体, SDS-PAGE和Western blot检测结果显示, SlitRISP原核表达蛋白以包涵体的形式存在于菌体沉淀中, 且RISP抗体可成功用于该蛋白的免疫印迹检测。为了进一步鉴定SlitRISP在斜纹夜蛾离体细胞系SL-1中的功能, 通过向细胞内转染siRNA, 利用RNAi技术沉默SL-1中的SlitRISP。qRT-PCR结果表明, 分别经50 nmol/L和100 nmol/L siRNA处理48 h后, SL-1中SlitRISP的表达均几乎完全被抑制; Western blot结果显示, SL-1中SlitRISP含量显著低于CK。当SL-1 SlitRISP被成功沉默后, 通过检测SL-1线粒体膜电位、 细胞ATP含量和细胞增殖抑制率鉴定RISP在线粒体电子传递过程中的重要作用。流式细胞仪测定结果表明, 经50 nmol/L和100 nmol/L siRNA处理24 h后, SL-1线粒体膜电位相对于CK分别降低23.52%和11.32%, 而处理48 h后, SL-1线粒体膜电位则分别升高5.58%和27.66%; siRNA处理24 h和48 h后, SL-1 ATP含量相对于CK分别降低82.71%和84.50%, 最终导致SL-1细胞增殖抑制率分别为53.64%和67.94%。这些结果表明SlitRISP在SL-1中参与线粒体膜电位的形成和细胞ATP的合成。介于RISP在线粒体电子传递链中的重要作用, 其可能成为新型杀虫作用靶标, 这可为研制新型呼吸抑制剂提供参考。     

甜菜夜蛾过氧化氢酶cDNA序列克隆、 序列分析和表达特征

过氧化氢酶 (catalase, CAT)作为生物体内的重要物质, 其主要功能是参与活性氧代谢过程, 在清除H₂O₂、 超氧自由基和过氧化物以及阻止羟基自由基形成等方面发挥着重要作用。本研究利用RT-PCR技术和RACE方法首次克隆和分析了甜菜夜蛾Spodoptera exigua （Hübner）CAT基因, 命名为SexiCAT, GenBank登录号为JN051294, 其cNDA序列全长为1 755 bp, 开放阅读框长1 524 bp, 推测编码507个氨基酸。经氨基酸序列比对, 此多肽序列具有高度保守性, 与其他昆虫CAT的序列一致性分别为： 家蚕Bombyx mori （87%）、 黑腹果蝇Drosophila melanogaster （73%）、 埃及伊蚊Aedes aegypti （71%）和赤拟谷盗Tribolium castaneum （70%）。对该基因在甜菜夜蛾各个发育时期以及不同组织表达量的荧光定量PCR分析表明, SexiCAT基因在甜菜夜蛾各个发育阶段的表达水平存在显著差异, 其中成虫期的表达量最高, 是卵期表达量的7倍, 幼虫期次之, 卵期最低; SexiCAT基因在5龄幼虫体壁、 中肠、 脂肪体和马氏管组织中都有表达, 但在脂肪体中表达量最高。甜菜夜蛾SexiCAT基因的成功克隆及同源建模将为今后对其功能研究以及作为靶标设计新型氧化酶抑制剂提供了基础。     

斜纹夜蛾线粒体复合物ⅢFe-S蛋白基因克隆、序列分析及在不同发育阶段的表达特征

Fe-S蛋白(rieske iron-sulfur protein, RISP)是线粒体复合物Ⅲ的关键蛋白亚基之一, 在呼吸链电子传递中起着重要作用。本文利用RT-PCR技术和RACE方法获得了斜纹夜蛾Spodoptera litura (Fab.)线粒体复合物ⅢRISP基因, 该基因序列全长4 413 bp, 含有3个内含子; 开放阅读框长816 bp, 编码271个氨基酸。经氨基酸序列比对, 与鳞翅目家蚕Bombyx mori和小菜蛾Plutella xylostella的Fe-S蛋白一致性较高, 分别为83%和79%, 与其他目昆虫的RISP一致性较低。qRT-PCR分析结果表明, SlitRISP基因在斜纹夜蛾不同发育阶段的表达水平存在显著差异, 即幼虫期和成虫期的表达量显著高于卵期和蛹期, 其中幼虫期又以第4和5龄幼虫表达水平显著高于初孵幼虫以及第1, 2, 3和6龄幼虫。斜纹夜蛾SlitRISP基因的克隆成功为今后对其功能研究以及作为靶标设计新型高效杀虫剂提供了基础。     

斜纹夜蛾蜕皮响应基因E75D的克隆、 原核表达分析及microRNA作用位点预测

E75是昆虫蜕皮级联反应中的早期转录因子之一。本研究运用RT-PCR和RACE技术, 首次获得了斜纹夜蛾Spodoptera litura E75D基因, 命名为Sli-E75D (GenBank 登录号： JQ266225), 其开放阅读框全长1 836 bp, 编码611个氨基酸残基, 3′非翻译区全长为358 bp, 同时获得其5′非翻译区共341 bp。经核苷酸序列比对分析, E75在鳞翅目昆虫间保守性较高, 尤其3′非翻译区具有高保守性, 但由于启动子不同, E75异构体mRNA 5′端序列存在差异; 经氨基酸序列比对, Sli-E75D与棉贪夜蛾Spodoptera littoralis、 烟草天蛾Manduca sexta、 家蚕Bombyx mori E75D的一致性分别为98.4%, 79.3%和76.5%。基于E75 3′非翻译区的高保守性, 利用PITA和RNAhybird程序预测了最有可能调控鳞翅目昆虫E75基因的3种miRNAs： miR-14, miR-33和miR-87。构建pET28a-Sli-E75D表达载体, 分别转化BL21(DE3)和Transetta(DE3)菌株, 检测大肠杆菌Escherichia coli稀有密码子对E75D原核表达的影响, SDS-PAGE结果显示, 转化Transetta(DE3)菌株的pET28a-Sli-E75D可高效表达大小约74.79 kD（含预测的67.19 kD Sli-E75D, 7.6 kD T7·Tag 和His·Tag）的重组蛋白, 与其理论分子质量基本吻合, 而转化BL21(DE3)菌株的pET28a-Sli-E75D质粒只见微量重组蛋白表达。由于Transetta(DE3)菌株可补充大肠杆菌6种稀有密码子的tRNA, 较BL21(DE3)更适合于E75D的外源表达。qPCR检测了斜纹夜蛾从末龄幼虫到成虫发育过程中各时间点Sli-E75的相对表达水平： Sli-E75在6龄幼虫期的表达量较低, 从预蛹开始, 表达量急剧升高, 并在蛹中期达到最高峰, 之后迅速下降, 但成虫期表达水平又出现回升。这些结果有助于深入研究E75在昆虫蜕皮级联反应中的作用。