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BPI/LBP基因cDNA的分子特征及表达分析

杀菌通透性增加蛋白/脂多糖结合蛋白(bactericidal permeability-increasing protein/LPS-binding protein,BPI/LBP)在生物体的免疫应答过程中发挥着重要作用,但是在三角帆蚌中未见其相关的研究。我们采用RACE法获得三角帆蚌BPI/LBP基因c DNA全长(Gen Bank KX363568),该基因序列全长为1 793 bp,5'非编码区(untranslated region,UTR)和3'UTR分别为65 bp和219 bp,开放阅读框(open reading frame,ORF)1 509 bp,共编码氨基酸502个。氨基酸序列包括BPI1和BPI2两个结构域,同源性分析其与一些已知物种的BPI/LBP基因氨基酸发现各物种间具有相似的结构域,属于典型的BPI/LBP基因。q RT-PCR(Quantitative Real-time PCR)分析结果表明BPI/LBP基因表达于血液、肠、肾脏、外套膜、肝、腮、闭壳肌、性腺和斧足9个正常组织,表达量最高的是血液,最低的是肝脏。利用嗜水气单胞菌诱导后检测发现,血液、外套膜变化趋势最为明显,均呈现出先升高再降低的趋势,在3 h或12 h达到最大值,之后开始逐渐下降并趋于稳定,我们推测BPI/LBP基因在三角帆蚌的免疫反应中发挥着重要的作用。     

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Hc-GSK3β基因鉴定及内壳色性状相关SNP筛选

为了探究三角帆蚌(Hyriopsis cumingii)糖原合成激酶-3β(GSK3β)基因对壳色的影响,研究采用RACE技术获得Hc-GSK3β基因cDNA全长1867 bp,其中包含1261 bp的ORF区编码420个氨基酸, ORF中含有一个S＿TKc结构域,该结构域序列高度保守。组织差异表达分析发现Hc-GSK3β基因在紫色蚌鳃、斧足、内脏团和边缘膜组织中表达量高于白色蚌的表达量(P<0.05),且在斧足和边缘膜表达差异水平达到极显著(P<0.01),而在紫色蚌闭壳肌组织中表达量显著低于白色蚌(P<0.05)。原位杂交(ISH)实验结果显示在三角帆蚌外套膜的外褶、中褶、內褶、背膜区和腹膜区均有阳性信号产生,且在外褶的信号表达较强烈。该基因经重测序比较,共鉴定出6个SNP位点,其中在C+185A位点的CA基因型在紫色蚌的分布频率显著高于白色三角帆蚌(P<0.05);在紫色蚌中, T+341G位点TT基因型三角帆蚌内壳颜色参数b值显著低于TG基因型(P<0.05)。研究表明, Hc-GSK3β基因参与了三角帆蚌壳色形成,筛选的SNP标记可用于三角帆蚌壳...     

池蝶蚌组织蛋白酶L基因的组织表达及免疫应激分析

应用cDNA文库筛查及同源片段克隆拼接技术,克隆了池蝶蚌组织蛋白酶L(Hs-CtsL)cDNA基因全长序列(GenBank注册号为JN604558)。其cDNA全长1152 bp,5′-非翻译区(Untranslated Region,UTR)长1 bp,3′-UTR长149 bp包括1个多聚腺苷信号AATAAA和Poly(A)尾巴,开放阅读框(Open reading frame ORF)为1002 bp,编码333个氨基酸组成的多肽链。其分子量约37.7 kD,理论等电点为7.16,包含信号肽、前体域和成熟域。系统进化分析显示,Hs-CtsL同无脊椎动物组织蛋白酶L聚为一支,且同三角帆蚌亲缘关系最近,其次为褶纹冠蚌。组织表达分析结果显示,池蝶蚌组织蛋白酶L在肠、鳃、性腺、外套膜、斧足、闭壳肌、血细胞、肝胰腺、肾和心脏均有表达,其中血细胞中表达量最高。应激实验表明,经嗜水气单胞菌刺激后,Hs-CtsL在血细胞、鳃、肝胰腺和外套膜中的表达量显著上调。其中在肝胰腺中刺激后6h表达量到达峰值,在血细胞、鳃和外套膜中的表达模式近似,表现为一个波动变化,在4h、12h和48h被上调。结果暗示着Hs-CtsL除参与了池蝶蚌血细胞的先天性免疫防御以外,还参与了其消化腺免疫器官的免疫应答反应。     

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alpha-2巨球蛋白活性测定及不同组织的表达

alpha-2巨球蛋白(alpha-2 Macroglobulin,α2M)是一种蛋白酶结合蛋白,是重要的天然免疫因子。利用α2M的作用原理,用三角帆蚌血浆保护胰蛋白酶,后用大豆蛋白酶抑制剂抑制未被保护的胰蛋白酶。利用Na-benzoyl-DL-arg-nine-p-nitroanilide(BAPNA)作为酶底物检测被保护的蛋白酶活性的方法,首次证明了三角帆蚌体内α2M的存在。在此基础上,克隆了α2M基因保守区受体结合区片段,进一步证明了α2M在三角帆蚌体内的存在。同时,还进行了α2M不同组织的表达检测,结果显示,α2M基因在血细胞中有表达,而在外套膜、闭壳肌、肠和性腺中没有表达。     

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。     

三角帆蚌精氨酸酶基因的cDNA克隆与组织表达分析

精氨酸酶(Arginase,Arg)是生物体尿素循环当中一种标志性的酶类,它不但与生物体许多疾病相关,而且是目前用于治疗肿瘤和癌症的一种重要的工具酶。根据三角帆蚌消减杂交cDNA文库获得的EST序列,运用cDNA末端快速扩增(Rapid amplification of cDNA ends,RACE)技术获得三角帆蚌精氨酸酶基因的全长cDNA序列。生物信息学方法分析表明精氨酸酶基因cDNA序列长1720 bp,开放阅读框(651072)1008 bp,编码335个氨基酸,5端非编码区为64 bp,3端非编码区为648 bp,软件推测其编码蛋白相对分子量为36.81 kD。研究采用实时荧光定量PCR(quantitative real-time PCR,qPCR)方法分析该基因在不同组织中的表达规律,结果表明,该基因在肝脏、胃、肠、鳃、心脏、外套膜、斧足共7个组织中都有表达,但主要集中在肝脏、胃和肠消化器官中表达。这可能说明低等的无脊椎动物三角帆蚌的精氨酸酶兼具有Ⅰ型和Ⅱ型精氨酸酶的特征和功能,既可以参与尿素循环,又可以在生理和病理过程中发挥重要作用,但还需进一步验证。       

三角帆蚌CypA基因的克隆及其在嗜水气单胞菌感染后的表达分析

为研究亲环蛋白A (Cyclophilin A, CypA)在三角帆蚌(Hyriopsis cumingii)免疫系统中的作用,研究利用PCR与RACE技术克隆获得三角帆蚌CypA基因全长cDNA序列(基因序列登录号:MN121742)。三角帆蚌CypA基因cDNA序列全长1237 bp,其5′非编码区(UTR)长度为57 bp, 3′非编码区长度为688 bp,三角帆蚌CypA基因的开放阅读框(Open Reading Frame, ORF)长度为492 bp,编码164个氨基酸, CypA蛋白质理论等电点为8.9,相对分子量为17.29 kD。在GenBank中进行同源序列检索,三角帆蚌CypA氨基酸序列与其他贝类CypA的相似性依次为池蝶蚌(Hyriopsis schlegelii)(99.39%)、青蛤(Cyclina sinensis)(77.44%)、菲律宾蛤仔(Ruditapes philippinarum)(78.05%)、近江牡蛎(Crassostrea ariakensis)(78.66%)和大竹蛏(Solen grandis)(75.05%)。通过SWISS-MO...     

不同壳色三角帆蚌外套膜基因的SRAP-cDNA差异分析

三角帆蚌幼蚌壳表面颜色和放射条纹表型遗传分离均符合孟德尔单基因位点的一对等位基因调控规律。研究为进一步阐释其壳色遗传分子调控机制, 应用群体分离分析法（BAS）和SRAP-cDNA 比较了两种典型外壳色表型三角帆蚌外套膜组织的基因表达差异。采用30个引物组合获得5个差异片段, 回收克隆测序获得14条差异序列, 大小在195-339 bp之间, 通过序列比对, 获得与2个相似蛋白序列, 包括类二氢嘧啶脱氢酶和类锌指MYM-1型蛋白, 而未发现与色素合成相关基因和蛋白, 但三角帆蚌外壳色表型差异是否与嘧啶代谢和类锌指蛋白参与的基因表达调控有关还有待进一步研究。       

M、F型ATP8基因在雌雄三角帆蚌不同发育时期的表达差异研究

双壳贝类中有两种线粒体遗传方式,一种通过精子传递线粒体基因组,一种通过卵子传递线粒体基因组。这种现象被称为线粒体基因组的双单亲遗传(doubly uniparental inheritance, DUI)。本实验首先对三角帆蚌(Hyriopsis cumingii) F、M-type ATP8基因进行了克隆,得到了它们的cDNA全序列。F-type ATP8基因全长275 bp,编码49个氨基酸;M-type ATP8基因全长222 bp,编码58个氨基酸。在此基础上研究了三角帆蚌从胚胎时期到三龄成熟时期时F、M-type ATP8基因的表达差异。胚胎期到8月龄的三角帆蚌性腺部位组织团中,M、F-type ATP8基因在各时期均有表达,同时期对比发现,F-type ATP8基因的表达量明显高于M-type ATP8基因。12月龄雌雄三角帆蚌各组织中,F-type ATP8表达量高于M-type ATP8,处于主导地位。24月龄雌雄三角帆蚌各组织中,M、F-type ATP8均能检测到表达,M-type ATP8仅在性腺中高表达。36月龄雌雄三角帆蚌各组织中,F-type ATP8均能检测到,M-type ATP8表达量都非常低;而在雄性中,仅在性腺中高表达。研究表明,随着三角帆蚌的发育,M-type ATP8仅在雄性性腺中存在,在其他组织中选择性降解。     

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。     

池蝶蚌和三角帆蚌谷胱甘肽S转移酶基因表达特征

采用RT-PCR方法克隆获得池蝶蚌(Hyriopsis schlegerlii)和三角帆蚌(H.cumingii)GST片段,两种蚌的GST核苷酸序列相同,推导其编码92个氨基酸;经与不同物种进行氨基酸序列比对,显示其与软体动物、两栖动物和高等哺乳动物的GST具有高度同源性。RT-PCR半定量分析表明,GST在两种蚌的肝、闭壳肌等11种组织中除肠以外均有表达,肝中表达量较大;注射嗜水气单胞菌(Aeromonas hydrophila)后,三角帆蚌血细胞中GST表达量先降低后升高,而池蝶蚌血细胞中GST表达量先升高后降低,且在感染3h、6h、9h和24h时表达量约为三角帆蚌的2倍。     

池蝶蚌HsPif基因的克隆及表达分析

为了探究池蝶蚌(Hyriopsis schlegelii)酸性基质蛋白Pif基因的基本功能,研究通过RACE-PCR技术首次在池蝶蚌中获得了Pif基因的cDNA全长序列,命名为HsPif,其全长为3457 bp, 5′端非翻译区(5′UTR)为485 bp,3′端非翻译区(3′UTR)为363 bp,开放阅读框(ORF)3072 bp,共编码1023个氨基酸,生物信息学分析结果显示HsPif蛋白含有一个von-Willebrand因子A型结构域和三个几丁质结合结构域;氨基酸组成成分结果表明天冬氨酸含量最高,组氨酸含量最低; HsPif蛋白亲水指数为–0.566,为亲水蛋白。构建系统进化树分析显示Pif基因保守性较高,与三角帆蚌(Hyriopsis cumingii)Pif相似度最高,且与其他贝类在同一个大支上。组织荧光定量PCR结果表明:HsPif基因主要在外套膜中表达;分子原位杂交显示杂交反应主要在外套膜上皮细胞发生。进行植核手术后进行qPCR检测HsPif基因的表达量变化,实验结果表明, HsPif基因可能与珍珠层的分泌有关,有助于进一步了解珍珠形成的机制,为珍珠养殖提供参考。     

马氏珠母贝TRA F7基因cDNA的克隆及表达分析

肿瘤坏死因子受体相关因子7(TRA F7)属于TRAFs家族,参与多种免疫炎症反应。为了研究马氏珠母贝TRAF7(PmTRA F7)的生物学功能,本研究利用cDNA末端快速扩增(RACE)技术克隆获得PmTRA F7基因cDNA的全长序列并对其序列特征进行分析;同时利用荧光定量PCR(RT-PCR)技术检测了马氏珠母贝不同组织中PmTRA F7基因mRNA的表达。结果显示,PmTRA F7基因cDNA全长2246bp,开放阅读框(ORF)1809bp,编码602个氨基酸,5'非翻译区(5'UTR)长211bp,3'非翻译区(3'UTR)长226bp,预测分子量约为67.50kD,理论等电点为6.56。多序列比对结果发现软体动物间TRA F7具有高保守性。软件分析结果显示PmTRA F7的氨基酸序列具有典型的RING结构、锌指结构和7个重复的WD40序列。荧光定量数据分析表明,PmTRA F7基因在全组织中均有表达,在肝胰腺中表达量最高,外套膜和鳃中表达量也较高。     

马氏珠母贝PmCOLVIA6基因的克隆和表达分析

collagenⅥ(COLⅥ)是胶原蛋白家族的重要成员,广泛分布于动物体细胞外基质,在脊椎动物骨骼形成过程中发挥重要作用。为了探究COLⅥ在马氏珠母贝贝壳形成中的作用,本研究运用聚合酶链式反应(PCR)和c DNA末端快速扩增技术(RACE)获得了马氏珠母贝Pm COLVIA6基因的全长序列,克隆获得其启动子区域,并对其蛋白结构进行了分析。荧光定量PCR技术检测了该基因在马氏珠母贝各个组织的表达量分布,并利用原位杂交技术检测Pm COLVIA6基因在外套膜的表达定位。结果表明:Pm COLVIA6序列全长为2 100 bp,开放阅读框(ORF)长为1 875 bp,编码624个氨基酸,5'非翻译区(5'UTR)长56 bp,3'非翻译区(3'UTR)长169 bp,于5'调控区克隆得到长为1 826 bp的序列,可能存在4个启动子序列。Pm COLVIA6蛋白含有典型的v WA结构域,但三股螺旋结构缺失。荧光定量分析表明Pm COLVIA6基因在马氏珠母贝的各个组织均有表达,而在珍珠囊和外套膜中央区的表达量显著高于其它组织。原位杂交结果显示Pm COLVIA6的m RNA主要分布于外套膜中央区的外表皮细胞。综上所述,Pm COLVIA6可能参与马氏珠母贝珍珠层的形成。