厚壳贻贝whirlin类贝壳基质蛋白的重组表达与功能分析

贝壳历来是生物工程和材料学研究的重要对象。贝壳中的贝壳基质蛋白质在贝壳的形成与发育过程中具有重要的调控作用。Whirlin类蛋白质(Whirlin-like protein,WLP)是一种从厚壳贻贝(Mytilus coruscus)中鉴定的新型贝壳基质蛋白质。序列分析结果显示,该蛋白质含有PDZ(postsynaptic density/Discs large/Zonula occludens)结构域,而该结构域对贝壳生物矿化的影响目前尚无报道。为深入了解WLP在贝壳形成中对碳酸钙晶体的影响,在序列分析基础上,采用密码子优化结合原核重组表达,获得其重组表达产物后,开展了重组WLP对碳酸钙晶体形貌及晶型的影响研究,结晶速度抑制以及碳酸钙晶体结合分析。分析结果表明,重组WLP能诱导文石型碳酸钙晶体的形貌和方解石型碳酸钙晶体的晶型发生改变;同时重组WLP对碳酸钙晶体具有结合作用,且能抑制碳酸钙晶体的结晶速度。上述结果表明,WLP对贝壳的形成及发育具有重要影响,并可能在贝壳肌棱柱层的形成中发挥了重要作用。     

厚壳贻贝一种新型贝壳胶原蛋白的重组表达与功能分析

贝壳是一种具有优异力学性能的生物硬组织,贝壳基质蛋白质对贝壳的形成具有重要意义。厚壳贻贝(Mytilus coruscus)贝壳中发现一种类似胶原蛋白质的新型贝壳基质蛋白质,命名为collagen-like protein 2（CLP-2）。然而,该蛋白质的结构与功能以及对贝壳形成的影响机制尚不清楚。为此,本研究对CLP 2开展了序列分析;进一步采取密码子优化结合原核重组表达策略,开展了CLP-2的重组表达;在此基础上分析了重组CLP-2对酸钙结晶的诱导、结晶速率抑制以及碳酸钙结合能力。对CLP-2的序列分析结果表明,该蛋白质序列中含有信号肽及两个Von Willebrand factor A（VWA）结构域。CLP-2在数据库中尚无高同源性蛋白质存在,表明这是一种较为新颖的贝壳基质蛋白。所获得的重组CLP-2对碳酸钙体外结晶表现出明显的诱导作用,扫描电镜以及傅里叶红外光谱结果表明,重组CLP-2可诱导碳酸钙晶体的形貌由立方体形转化为球形,并在高浓度下进一步转化为哑铃形;同时,重组CLP-2可促使碳酸钙晶体的晶型由方解石型向文石型转化;重组CLP-2在体外具有碳酸钙晶体结合作用;此外,重组CLP-2能显著抑制碳酸钙晶体的结晶速度（P<0.01）,并具有浓度依赖性。上述结果表明,厚壳贻贝贝壳CLP-2蛋白质在贝壳,特别是文石型肌棱柱层的生物矿化过程中具有重要作用。上述研究为深入了解贻贝贝壳的形成机制,以及胶原类蛋白质对生物矿化过程的影响奠定了基础。     

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。     

厚壳贻贝鸟氨酸-尿素循环中的关键代谢物及基因分析

鸟氨酸-尿素循环(OUC)是生物新陈代谢过程中的重要循环过程,但在贝类中尚缺乏相关研究。为此,以厚壳贻贝为研究对象,分别采用氨基酸分析仪和荧光定量PCR研究了其外套膜和后闭壳肌组织中的鸟氨酸-尿素循环途径的主要代谢物和关键基因的含量及其表达量;进一步测试了在精氨酸注射条件下,各主要代谢物和关键基因的含量及表达量变化,以及¹³C标记尿素注射贻贝后,其贝壳中δ¹³C比值(¹³C/¹²C)变化。结果表明,厚壳贻贝外套膜和后闭壳肌均含有较高浓度的尿素;精氨酸注射导致其两种组织中尿素浓度显著上升(P<0.01),以及瓜氨酸浓度显著下降(P<0.01),但鸟氨酸浓度维持相对稳定的水平。精氨酸注射显著上调了两种组织中的脲酶基因的表达量(P<0.01),但其他基因表达量的变化在两种组织中存在差异,显示出鸟氨酸-尿素循环途径在其两种组织中具有复杂而不同的调控过程。¹³C标记尿素注射贻贝显著上调了贝壳中δ¹³C的比值(P <0.01),表明尿素分子可能参与了贻贝贝壳的生物矿化过程。上述研究为深入了解贻贝鸟氨酸-尿素途径与生物矿化之间的关联,以及探讨贻贝对海水酸化耐受性的内在分子机制奠定了基础。     

四醚膜类脂物的古温标——TEX_(86)

TEX86是一种新的重建古海水和古湖水表层水体温度（SST和LST）的指数。此指数不受表层水体的营养状况和盐度等参数的影响,能广泛应用于缺乏碳酸岩和有孔虫的沉积物的沉积相和早至白垩纪Aptian期地层的古温度重建。文章详细介绍了用于TEX86分析的类异戊二烯GDGTs的结构及其源生物,以及TEX86温标的原理、分析方法、应用和仍存在的问题。     

GA3和变温层积对天女木兰种子萌发及内源激素的影响

用不同质量浓度GA3浸泡天女木兰种子并结合变温层积处理,应用高效液相色谱法对不同时期种子中4种激素GA3、IAA、ABA、ZR含量进行测定,并测量种胚长和萌发率,以探讨天女木兰种胚发育,内源激素含量变化与种子休眠萌发之间的调控关系,为进一步研究种子休眠机理提供理论基础。结果表明:(1)天女木兰成熟种子胚发育不完全,胚乳内高浓度ABA和低浓度GA3是其休眠的主要原因。(2)GA3处理能促使天女木兰种子提前30d完成形态后熟,并以1 500mg·L-1 GA3处理效果最佳。(3)在变温层积过程,天女木兰种胚发育可分三个阶段:阶段Ⅰ(0~70d)完成种胚进一步分化;阶段Ⅱ(70~120d)种胚快速生长时期;阶段Ⅲ(120~150d)休眠完全解除,种子具备发芽能力。种子能否打破休眠主要取决于阶段Ⅰ和Ⅱ的状况。(4)GA3/ABA、IAA/ABA和ZR/ABA在种子后熟期间的变化同胚生长发育存在一致性,认为内源激素的相对水平对种子休眠具有重要的调控作用。     

利用酵母双杂交技术筛选鉴定与番茄环纹斑点病毒NSs蛋白互作的西花蓟马蛋白

【目的】筛选鉴定西花蓟马Franiklinella ocicdentalis体内与番茄环纹斑点病毒(tomato zonate spot virus, TZSV)NSs蛋白互作的介体因子。【方法】利用酵母双杂交技术筛选与TZSV NSs互作的西花蓟马蛋白;进行序列分析鉴定后,将捕获的蛋白与NSs基因回转到酵母细胞,利用营养缺陷型培养基鉴定蛋白互作情况。再利用GST Pull-down技术验证TZSV NSs与鉴定出的西花蓟马蛋白的体外互作关系。【结果】构建了TZSV NSs的酵母双杂交诱饵质粒pGBKT7-NSs,确定了诱饵质粒对酵母AH109细胞无毒性,并且无自激活活性。序列分析发现与TZSV NSs互作的西花蓟马蛋白为类电压依赖性阴离子通道(voltage-dependent anion-selective channel-like, VDAC)。酵母回转实验显示TZSV NSs与西花蓟马VDAC在酵母细胞内存在特异性互作。GST Pull-down结果表明TZSV NSs与西花蓟马VDAC在体外存在相互作用。【结论】通过酵母双杂交和GST Pull-down技术,分别在酵母细胞内和体外证实了TZSV NSs和西花蓟马VDAC存在特异性互作。这些结果有助于揭示西花蓟马VDAC蛋白调控西花蓟马持久传毒的机制,为虫传病毒病的防治提供理论基础。     

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。     

鱼类烂鳃病病原柱状黄杆菌溶血素基因的初步研究

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外套膜转录物组分析揭示尿素在贻贝耐受海水酸化中的作用

海洋酸化是目前地球面临的主要环境问题之一,对海洋矿化生物的生存带来严重威胁。贝类是目前海水养殖的主要物种,海洋酸化会对贝壳的生物矿化过程产生抑制,因而对贝类养殖业的发展带来严重影响。前期研究中已发现,尿素对贻贝贝壳的形成具有辅助作用,推测尿素有助于贻贝在海洋酸化背景下的生存。为进一步探究尿素通过何种分子机制对贻贝耐受海洋酸化产生积极影响,以厚壳贻贝外套膜为研究对象,采用转录物组学策略分析了尿素添加对贻贝外套膜组织在酸化海水中的基因表达量变化的影响。结果表明,尿素添加对贻贝外套膜在酸化条件下的转录物组变化具有逆转趋势,可抑制外套膜中受酸化胁迫而激活的细胞自噬、凋亡、以及免疫应激相关通路;同时,也诱导了部分贝壳基质蛋白质表达量的上调,从而有助于维持贻贝在酸化条件下的生物矿化过程。上述研究有助于了解贻贝对海洋酸化的耐受性机制,也为后续贝类养殖业在海洋酸化背景下的健康发展提供了新的思路。