三角帆蚌钙网蛋白基因cDNA的全长克隆与表达分析

采用同源克隆策略和RACE技术,从三角帆蚌（Hyriopsis cumingii）外套膜组织中成功克隆得到钙网蛋白（Calreticulin,CRT）基因的全长cDNA序列,共1838 bp,开放阅读框为1257 bp,编码418个氨基酸,5'端非编码区为75 bp,3'端非编码区为506 bp,基因序列提交GenBank的登录号为JX416227。生物信息学分析表明,三角帆蚌钙网蛋白基因具有一段信号肽序列、两条典型的钙网蛋白家族标签序列KHEQNIDCGGGY和IMFGPDICG、三个保守的N-、P-和C-端功能域及内质网前导序列HDEL。NJ法系统进化分析显示三角帆蚌首先与海洋双壳类紧密聚在一起,且与蚯蚓等环节动物亲缘关系较近,聚为一支,然后依次与虾类、昆虫、鱼类、两栖类、哺乳类聚在一起。经荧光定量PCR检测,钙网蛋白基因在三角帆蚌的外套膜、闭壳肌、斧足、鳃、肝脏、性腺、心脏、肠等8个组织中均有表达,其中在外套膜、鳃和斧足等与贝类钙代谢相关的组织中表达量较高预示其可能参与三角帆蚌的钙代谢。不同Ca2+浓度处理试验的结果表明,随着水体中Ca2+浓度逐渐升高,三角帆蚌钙网蛋白基因在外套膜中的表达水平呈先上升后下降的趋势,并在60 mg/L时达 到最高峰,表明适宜的Ca2+浓度可促进钙网蛋白基因表达,而过高的Ca2+浓度则会抑制其表达。同时在60 mg/L Ca2+浓度条件下,对三角帆蚌外套膜进行不同时间的表达试验,结果表明钙网蛋白基因的表达量随时间推移先上升,并于48h达到最大表达量,而后逐渐下降。上述结果为进一步深入研究钙网蛋白基因的功能及其调控机理奠定基础。       

三角帆蚌细胞色素P450基因的克隆与表达分析

CYP是一类以血红素为辅基的末端加氧酶,广泛存在于人、动物、植物和微生物之中,参与许多外源性物质(药物、毒物和环境污染物质等)和内源性物质(激素、脂肪酸等)的代谢,在碳源同化、激素合成、外源物质降解和致癌物质消除等方面发挥重要作用,亦对维持生物体     

三角帆蚌GPX基因cDNA全序列的克隆及其编码蛋白的结构分析

根据本实验室构建的三角帆蚌cDNA文库中已标注的EST序列, 利用cDNA末端快速扩增法(RACE)克隆了三角帆蚌(Hyriopsis cumingii)谷胱甘肽过氧化物酶(Glutathione peroxidase, GPX)基因cDNA全序列。序列分析表明, 该基因cDNA序列全长1286 bp, 包括5′端非翻译区(Untranslated Region) 39 bp、3′端非翻译区659 bp和开放阅读框(Open reading frame, ORF)588bp, 共编码195个氨基酸, 分子量约为22.2 kDa, 理论等电点为8.44, 属于含硒类GPX。该氨基酸序列具有GPX所有亚型中均高度保守的3个环状结构, 对酶的三级结构起稳定作用。在线分析结果表明: GPX的氨基酸序列不存在明显的疏水区, 也不存在信号肽序列。氨基酸相似性对比结果显示, 三角帆蚌GPX氨基酸序列与脊椎动物GPX-2及GPX-1的序列相似度较高, 为73.1%-80.8%, 与其他型GPX相似度较小, 相似度低于60%。构建的系统进化树显示三角帆蚌GPX与其他几种鱼类GPX聚为一类, 与其他已发表的几种软体动物GPX相距较远, 推测本实验克隆的三角帆蚌GPX基因和已发表的软体动物不属于同一种GPX类型。     

三角帆蚌组织蛋白酶L基因的克隆和序列特征与进化分析

组织蛋白酶L在多种生理过程中具有重要作用.根据本实验室构建的三角帆蚌(Hyriopsis cumingii)cDNA文库中已标注的EST序列,利用RACE方法克隆了三角帆蚌组织蛋白酶L基因的cDNA全序列(GenBank登录号为HQ610996).结果表明,该序列全长为1 105 bp,包括24 bp的5'-末端非转录区,1 002 bp的开放阅读框和79 bp的3'-末端非转录区,共编码333个氨基酸,包含1个由20个氨基酸组成的信号肽.推测的三角帆蚌组织蛋白酶L前体肽具有组织蛋白酶前体抑制因子功能结构域,具有组织蛋白酶L家族高度保守结构基序ERFNIN[E-X3-R-X2-(I/V)-F-X3-N-X3-I-X3-N]、GNFD和GCXGG;该蛋白的半胱氨酸类蛋白酶半胱氨酸、组氨酸和天冬氨酸活性位点均高度保守.同源性分析表明,推测的三角帆蚌组织蛋白酶L氨基酸序列与其他贝类高度保守,同源性在60%-74%之间.进化分析显示,三角帆蚌组织蛋白酶L与其他贝类组织蛋白酶L聚为一支,在该支中,三角帆蚌与软体动物淡水螺(R.peregra)的亲缘关系最近.本研究结果为进一步研究三角帆蚌组织蛋白酶L的生理功能提供基础资料.     

三角帆蚌碳酸酐酶Ⅳ基因的克隆及表达分析

三角帆蚌碳酸酐酶Ⅳ(carbonic anhydraseⅣ, HcCA4)基因属于α-CA家族,这是一类含Zn2+的金属酶。α-CA家族加速了CO2和HCO3-之间的相互转化,并对软体动物碳酸钙(CaCO3)的形成、酸碱平衡、钙化和生物矿化起重要作用。本研究通过RACE的方法得到了HcCA4的全长cDNA,共3 043 bp,其中3'与5'端的UTR分别为137 bp、2 021 bp和885 bp的ORF (Open reading frame)区,共编码294个氨基酸,分子量为34.086 kD。对HcCA4的氨基酸序列进行同源性分析之后,发现一个完整的α-CA Superfamily结构域,证明HcCA4属于α-CA家族的基因。qRT-PCR结果表明:CA4基因在前端缘膜、中央膜、后端缘膜、斧足、肝、鳃、性腺和肾脏都有表达,在外套膜的前缘膜和中央膜,鳃中具有高表达。鳃是三角帆蚌呼吸器官,推测CA4参与呼吸作用;外套膜是三角帆蚌分泌矿化物质的关键组织,推测HcCA4参与珍珠层形成。     

三角帆蚌SOX2基因的分子鉴定及表达分析

SOX基因家族是一系列在性别分化、胚胎发育、细胞多功能性的维持等方面具有重要作用的转录因子,在高等脊椎动物中研究比较深入,但在淡水珍珠蚌中却很少见。本研究利用RACE法克隆获得了三角帆蚌SOX2基因的序列,其cDNA全长为1 840 bp,开放阅读框为672 bp,编码氨基酸223个。该基因具有SOX基因家族典型的HMG-box蛋白结构域,与其他物种对比发现,保守性极高。实时荧光定量PCR组织表达结果显示,在斧足中表达量最高,在肝脏中最低,同时发现雌雄性腺之间存在极显著性差异,雌性性腺表达量明显高于雄性性腺;性腺在早期胚胎中表达量明显高于其他时期,推测SOX2基因参与了三角帆蚌的性别分化和胚胎发育过程。     

三角帆蚌金属硫蛋白基因的克隆及序列分析

采用RACE技术,获得了三角帆蚌(Hyriopsis cumingii)金属硫蛋白基因的全长cDNA序列.该序列全长467 bp,由长92 bp的5'UTR(untranslated region),159 bp的3'UTR,和216 bp的开放阅读框(openreading frame,ORF)组成.共编码71个氨基酸,分子量大约为7.1 ku,理论等电点为7.24.该蛋白序列中半胱氨酸含量最丰富(29.6%),其次是甘氨酸(14.1%),存在软体动物金属硫蛋白的特征序列CKCXXXCXCX,且C-末端的氨基酸序列也符合软体动物金属硫蛋白标签序列C-X-C-X(3)-C-T-G-X(3)-C-X-C-X(3)-C-X-C-K.蛋白序列特征分析表明,该序列与其他贝类的金属硫蛋白基因具有很高的相似性,具备金属硫蛋白的典型特征,是金属硫蛋白家族的成员.     

草鱼瘦素受体基因片段序列的克隆及其组织表达分析

根据斑马鱼、大西洋鲑和人等物种巴知的瘦素受体基因核苷酸保守区序列设计一对简并引物,通过RT-PCR法从草鱼肝胰脏中首次克隆获得草鱼瘦素受体基因的片段序列.该片段序列长713 bp,编码237个氨基酸,氨基酸序列分析表明草鱼瘦素受体基因片段氨基酸序列与其他物种的相似性在35％ -86％之间.通过邻接法(Neighbor Joining,NJ)构建系统进化树显示,鱼类的瘦素受体独立聚成一支,草鱼与金鱼、斑马鱼聚成一支,再与日本青鳉、黑点青鳉、红鳍东方鲀和大西洋鲑聚成一支.通过实时荧光定量PCR分析草鱼瘦素受体基因的组织差异表达,结果表明,草鱼瘦素受体基因在肝胰脏、肌肉、脑、心脏、脾和肠系膜脂肪组织中均有表达,其中在脾脏组织中表达量最多,显著高于其他组织(P＜0.05),其次是心脏、脑、肌肉和肠系膜脂肪组织,在肝胰脏组织中表达量最低,且显著低于其他组织(P＜0.05).     

三角帆蚌短型肽聚糖识别蛋白S3基因克隆及表达分析

肽聚糖识别蛋白（PGRPs）是机体先天免疫系统中的重要模式识别受体,研究对三角帆蚌的一种短型肽聚糖识别蛋白进行了克隆与表达分析。研究采用5、3 RACE技术,对高通量转录组测序所得三角帆蚌PGRPS3基因（hcPGRPS3）片段分别进行了5,3末端克隆,经拼接得到hcPGRPS3 cDNA全长序列。采用多种分子生物学软件对hcPGRPS3 cDNA全长序列进行了特征分析,实时荧光定量（qRT-PCR）检测了其组织分布,及经肽聚糖（Peptidoglycan,PGN）和脂多糖（Lipopolysaccharide,LPS）刺激后其在肝胰腺中的基因表达变化。hcPGRPS3 cDNA全长1438 bp,开放阅读框为858 bp,编码285个氨基酸,预测分子量大小为32.3 ku,pH 7.0时的理论等点为7.98。序列中不存在信号肽与跨膜结构。氨基酸序列保守性分析表明,其他物种短型PGRP中,以夏威夷短尾鱿PGRP4与hcPGRPS3同源性最高（51%）。qRT-PCR检测结果显示,hcPGRPS3在性腺及肝胰腺中表达水平较高。经PGN或LPS刺激后,肝胰腺中hcPGRPS3表达水平显著上调,表明hcPGRPS3可能在机体抗菌免疫反应中发挥重要作用。     

三角帆蚌热休克蛋白60基因克隆及其表达分析

利用3'RACE技术, 对高通量转录组测序所得三角帆蚌HSP60基因（hcHSP60）长片段（2629 bp）进行了3'末端克隆, 经拼接得到hcHSP60 cDNA全长序列。采用多种分子生物学软件对hcHSP60 cDNA全长序列进行了特征分析, 并采用RT-PCR技术检测了其组织分布及经冷热应激后的表达变化。结果显示, hcHSP60 cDNA全长为2807 bp, 其中开放阅读框为1707 bp, 编码568个氨基酸, 预测分子量大小为61.04 ku, pH 7.0时的理论等电点为5.63。序列中不存在信号肽与跨膜结构。氨基酸序列保守性分析表明, hcHSP60氨基酸序列与光滑双脐螺HSP60同源性最高（达82%）, 而与牙鲆、白云金丝鱼HSP60的同源性最低（为75%）。RT-PCR检测结果表明, hcHSP60在肝胰腺中的表达水平最高, 而在血液中的表达水平最低。30℃与35℃水温处理三角帆蚌4h后, 各组织中hcHSP60表达水平明显上升, 表明hcHSP60可能在三角帆蚌耐热应激反应中起着重要作用。       

三角帆蚌热休克蛋白70基因克隆及其表达分析

对三角帆蚌HSP70基因序列进行全长克隆及其分子生物学分析,并检测其在不同水温刺激下鳃组织中的表达变化。通过高通量转录组测序获得三角帆蚌HSP70基因（HcHSP70）长片段,采用3'RACE对其进行了3'末端克隆,经拼接得到HcHSP70 cDNA全长序列。采用多种分子生物学软件对HcHSP70 cDNA全长序列进行了特征分析,采用实时荧光定量PCR技术检测了其组织分布,并结合Western-blot技术检测蚌鳃中该基因mRNA与蛋白经不同水温刺激后的表达变化。结果显示,HcHSP70 cDNA全长为2298 bp,其中开放阅读框为1974 bp,编码657个氨基酸。预测分子量大小为71.6 Ku,pH7.0时的理论等电点为5.61。氨基酸序列分析表明,HcHSP70氨基酸序列含HSP70家族的3个标签序列（I₉DLGTTYS₁₆、I₁₉₇FDLGGGTFDVSIL₂₁₀和I₃₃₆ VLVGGSTRIPKVQK₃₅₀）,与长牡蛎及泥蚶的HSP70同源性最高（91%）。实时荧光定量PCR检测结果显示,HcHSP70在鳃、性腺、肝胰腺、外套膜及肌肉等5种被检组织中均有表达,以肝胰腺中的表达水平最高。实时荧光定量PCR与Western-blot技术检测皆表明,蚌鳃组织中HcHSP70基因与蛋白的表达量在37℃时达到最高,而在40℃水温刺激下表达水平下调至正常值,表明其在适应高温刺激时发挥了重要作用。     

赤眼鳟Mx基因全长cDNA克隆及其经GCRV攻毒后的组织表达分析

为研究赤眼鳟(Squaliobarbus curriculus)Mx蛋白(Myxovirus resistance protein)的功能, 采用简并PCR和SMART RACE方法从赤眼鳟脾脏中克隆得到Mx基因全长cDNA, 并通过生物信息学方法分析其同源性, 再利用实时荧光定量PCR (RT-qPCR)检测其在脾、肝、肠、肾等9个组织中的表达, 以及感染草鱼呼肠孤病毒(Reovirus of Grass carp) GCRV-104后不同时间点赤眼鳟Mx的时空表达规律。结果表明: 赤眼鳟Mx基因cDNA序列(ScMx)全长2325 bp, 包含5'-UTR 40 bp, 3'-UTR 371 bp和ORF 1884 bp, 共编码627个氨基酸, 其编码的Mx蛋白分子量约为70.9 kD, 理论等电点 pI 为 8.25, 具有脊椎动物Mx蛋白共有的结构特征; 赤眼鳟Mx与鲫鱼Mx3同源性最高; Mx在赤眼鳟脾、肝、肠、肾等9个组织中均有表达, 其中肝脏中的相对表达量最高, 脾脏次之, 肠组织中的表达量最低; 经GCRV-104病毒感染刺激后, ScMx在肝和脾组织中的表达量显著上调, 均在48h到达峰值, 分别为对照组的10倍(肝)和5倍(脾), 且在这两个组织中的表达模式相似, 均表现为先升高后下降的波动型变化趋势。研究表明ScMx参与了赤眼鳟抗GCRV-104病毒的免疫反应。       

泥蚶谷胱甘肽过氧化物酶基因的全长克隆与表达分析

为了探讨谷胱甘肽过氧化物酶（Glutathione peroxidase,GPx）基因在泥蚶应激反应中的作用,研究采用RACE技术克隆了泥蚶GPx基因（TgGPx）cDNA全长,其cDNA全长1195 bp,包含45 bp 5’-UTR,639 bp开放阅读框（ORF）和511 bp 3’-UTR。ORF编码212个氨基酸残基,预测蛋白分子量为24.3 kD,理论等电点为8.33,其中,第53个氨基酸U是由密码子202UGA204编码的硒代半胱氨酸（Se-Cys）。在3’-UTR上存在一段序列,形成一种独特的茎环结构,即SECIS元件。SECIS元件在密码子UGA翻译为Se-Cys的过程中起决定性作用。通过序列比对与系统进化分析,发现软体动物中也存在不同种类的GPx基因,TgGPx与GPx1和GPx2的亲缘关系较近。利用qRT-PCR技术对TgGPx在泥蚶的不同组织以及重金属刺激后的表达量进行分析,结果表明,TgGPx在泥蚶的5个组织中都有表达,但存在组织特异性,在外套膜中的表达量最高,在血细胞中的表达量最低。用重金属铅、铜、镉刺激后,TgGPx在肝胰脏中的表达量显著升高,表明TgGPx在维护机体正常功能方面及泥蚶抵御外界刺激的应激反应中发挥作用。     

大菱鲆组成型热休克蛋白70的全长cDNA克隆及表达分析

根据感染哈维氏弧菌(Vibrio harveyi)的大菱鲆(Scophthalmus maximus)的差减cDNA文库中hsp70EST序列设计引物,用RACE方法首次克隆到长2188bp的大菱鲆HSC70(Heat-shock cognate protein 70)全长cDNA序列,包括1956bp的开放阅读框及5′和3′非翻译区。在预测的651个氨基酸序列中发现了Dnak特征性基序,胞质HSP70特征基序以及四肽简并重复序列。与其他真核生物HSP70家族成员进行同源性比较,发现大菱鲆HSC70与牙鲆(Paralichthys olivaceus)HSC71、虹鳟(Oncorhynchus mykiss)HSC71、人(Homo sapiens)HSC70、家鼠(Mus musculus)HSC70、烟草天蛾(Manduca sexta)HSC70的氨基酸相似性分别是97%,95%,94%,93%,86%,表现出较高的保守性。表达分析显示,hsc70mRNA在大菱鲆正常肝脏、鳃、肠、脾脏、头肾、肾等组织中以不同的水平存在,呈组成型表达;被哈维氏弧菌感染后,大菱鲆肝脏和脾脏组织hsc70mRNA表达水平分别在24h和12h出现上调(2.5-fold和1.6-fold);注射生理盐水组与未注射组之间差异不显著。       

人柠檬酸合成酶cDNA的克隆及其表达谱分析

在动物、植物、微生物细胞中普遍存在的三羧酸循环(TCA循环)是产生ATP的主要途径,它不仅参与糖的分解代谢,也参与蛋白质和脂肪的分解代谢。柠檬酸合成酶在TCA循环中起着关键的调节作用,它通过催化乙酰辅酶A与草酰乙酸缩合成柠檬酸。本文用基因组信息学方法获得的一个长1636bp的EST重叠群序列,它与猪柠檬酸合成酶cDNA序列高度同源。从这一序列出发,又用PCR方法从人的睾丸组织和骨胳肌组织的cDNA分子库中,分别克隆到一个1492bp的cDNA片段,在其序列中含有一个长1401bp的可读框,该可读框推导的编码蛋白由466个氨基酸组成,它与猪柠檬酸合成酶、鸡柠檬酸合成酶及酵母柠檬酸合成酶的同源度分别达95．9％,92％和60．9％,故认为该cDNA序列可能就是来自人类柠檬酸合成酶基因的转录本。Northern分析表明人类柠檬酸合成酶在心脏和骨胳肌中呈高表达,在脑、肾和胰腺组织中度表达,在小肠和胸腺中未能检出表达,而在其他9种被检测的组织中仅有低表达。     

组织小片对三角帆蚌外套膜无核珍珠颜色成因的影响

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