家蚕几丁质去乙酰化酶BmCDA2的基因表达和免疫定位

几丁质的去乙酰化修饰与昆虫的发育变态密切相关,几丁质去乙酰化酶(chitin deacetylase,CDA)是这个过程中的关键酶。家蚕(Bombyxmori)是鳞翅目昆虫的代表性昆虫,目前对家蚕CDAs的研究较少。为了更好地揭示BmCDAs对家蚕变态发育的作用,本研究采用生物信息学分析、蛋白表达纯化以及免疫荧光定位等方法对表皮中高量表达的BmCDA2进行了研究。结果发现,BmCDA2有两种mRNA拼接形式BmCDA2a和BmCDA2b,分别在幼虫眠期和化蛹期表皮高量表达,两个基因均有几丁质去乙酰化酶催化结构域(catalyticdomain)、几丁质结合结构域(chitinbinding domain)和低密度脂蛋白受体结构域(low density lipoprotein receptor domain);Western blotting结果显示,该蛋白在表皮存在,荧光免疫定位发现BmCDA2蛋白随着幼虫新表皮的生成而逐渐增多,推测BmCDA2可能参与了幼虫新表皮的形成。该结果丰富了家蚕CDAs的生物学功能信息,也为其他昆虫CDA的研究提供一些有价值的参考。     

昆虫表皮蛋白基因研究进展

在昆虫表皮的发生、分化和昆虫躯体外部重要部位及器官的构建中,表皮蛋白是不可或缺的组成元素。本文在简要总结了目前昆虫表皮蛋白鉴定与分类方面研究的基础上,重点对近10年来昆虫表皮蛋白基因的时空表达模式、激素及转录因子对表皮蛋白基因表达的调控、表皮蛋白基因功能的研究进展进行了综述,探讨了其在害虫防治中可能的应用前景,旨在为进一步研究昆虫表皮蛋白基因及其潜在利用价值提供参考。目前报道的昆虫表皮蛋白序列已超过1 400条,分为12个家族,如CPR, CPF, CPFL和Tweedle等。经由蜕皮激素激活的相关转录因子（如βFTZ-F1和BR-C等）作用于表皮蛋白基因上游的顺式作用元件,开启或关闭基因,以调控表皮蛋白基因的表达。表皮蛋白基因在昆虫表皮整合,体形塑造,活动能力,抗逆与抗药性,以及先天免疫等生理现象和生理过程中有不可或缺的作用。因此,如果能够通过抑制关键表皮蛋白基因的表达,或将其从基因组中删除,以阻碍昆虫的发育或扰乱昆虫的繁殖能力,或可为害虫防治策略提供参考。     

昆虫生理学进展第二册

本书是接着 第一册出版后 (1963年,见昆虫知识第9卷第1期64页)在1964年出版的,其中包括6篇论文,按次为:1.Andersen,S.O.和T.Weis-Fogh:节肢弹性硬朊(Resilin);2.Beament,J.W.L.:昆由体内水分的主动运输和被动移动;3.Burkhardt,D.:昆虫对于颜色的辨识;4.Cottrell,C.B.:昆虫的蜕皮,特别有关表皮的硬化和暗化;5.Davey,K.G.:昆虫内脏肌的控制;6.Wiglesworth,V.B.:昆虫生长和生殖的激素调节。今将这几篇论文的内容扼要介绍如下。 节肢弹性硬朊是昆虫表皮中的一种橡皮状的结构蛋白质,1960年被发现后数年来在蝗虫蜻蜓等昆虫中被详细研究过。第一篇论文综述了这些研究的结果。此成分组成昆虫和甲壳类动物表皮的其些部分,其机能是给予表皮的这些部分以较大的变形能力,可以暂贮和释放机械能。在蝗虫和蜻蜓等昆虫中它是某些弹     

昆虫表皮发育研究进展及展望

昆虫体壁(Integument)具有类似高等动物皮肤和骨骼的双重功能,坚硬的表皮限制了躯体生长,因此,虫体生长发育过程中须进行周期性蜕皮。昆虫表皮由皮细胞分泌形成,从外到内可分为外包膜(Envelope)、上表皮(Epicuticle)、外表皮(Exocuticle)、内表皮(Endocuticle)和皮细胞层(Epidermis),外表皮和内表皮统称为原表皮(Procuticle)。脂类物质主要存在于上表皮中,原表皮的主要化学成分为几丁质和蛋白质,在表皮形成过程中上述成分依次分泌并相互作用,最终形成有序排列的表皮结构。近年来基因组学、蛋白质组学、RNA干扰技术等组学及分子生物学技术的快速发展,极大地促进了昆虫表皮发育的研究进展。本文结合近年来该领域研究成果,就表皮结构和成分、表皮脂代谢、表皮几丁质代谢和表皮蛋白等方面的研究进展进行综述,为深入认识昆虫表皮发育机制提供参考,并为害虫防治提供理论依据。     

昆虫金属结合蛋白的研究

金属结合蛋白是一类能够特异性结合重金属、具有保持体内微量元素平衡及金属解毒功能的蛋白质。金属结合蛋白广泛存在于各种生物体内 ,并行使多种生理功能。至今 ,对于昆虫金属结合蛋白及其在机体中的功能等仍了解不多 (见表 1 ) ,而且在某些昆虫种类中 ,这种金属结合蛋白被认为是一种金属硫蛋白或其类似的蛋白质 [2～ 9] ;在另外一些昆虫种类中却被认为是一种糖蛋白 [1,4 ]。为此 ,本文对有关昆虫金属结合蛋白的研究进行整理 ,综述如下。收稿日期 :1998- 10 - 10表 1　昆虫金属结合蛋白的研究昆虫种类材料结论参考文献石蝇 Pteronarcys ca…     

沙葱萤叶甲表皮蛋白基因的鉴定及表达谱分析

【目的】表皮蛋白是昆虫体壁的主要组成部分,在昆虫生长发育中起着重要的作用。本研究旨在鉴定沙葱萤叶甲Galeruca daurica表皮蛋白基因,分析其表达模式,以期为进一步研究其在沙葱萤叶甲生长发育中的作用提供必要的基础。【方法】根据本实验室组装的沙葱萤叶甲转录组测序数据,应用生物信息学方法鉴定表皮蛋白基因全长开放阅读框(ORF);采用RT-qPCR技术测定鉴定的8个表皮蛋白基因在沙葱萤叶甲不同发育阶段和3龄幼虫不同组织(头部、体壁、消化道和脂肪体)中的表达谱。【结果】基于转录组数据鉴定到8条沙葱萤叶甲表皮蛋白基因的开放阅读框(ORF)全长序列,命名为GdauCP1-8(GenBank登录号:MN629000-MN629007),ORF长417～810 bp,编码138～269个氨基酸,预测分子量为15～28 kD,等电点pI为4.45～8.62;具有16～20个氨基酸的信号肽;GdauCP1具有典型的跨膜结构,其余7个GdauCP蛋白无跨膜结构。同源序列比对和系统发育分析表明,GdauCP3与马铃薯甲虫Leptinotarsa decemlineata CP的氨基酸序列一致性最高,为...     

松墨天牛表皮蛋白基因的克隆及表达分析

【目的】本研究旨在探索松墨天牛Monochamus alternatus Hope中昆虫表皮蛋白（ICP）基因在幼虫各组织中和不同发育阶段的时空表达模式。【方法】用cDNA末端快速扩增方法(rapid amplification of cDNA ends, RACE) 克隆了松墨天牛表皮蛋白基因,用实时荧光定量PCR分析了该基因在幼虫体内和不同虫态中的表达。【结果】克隆获得的松墨天牛幼虫表皮蛋白基命名为MoalICP（GenBank 登录号：AGX00998.1）,开放阅读框长408 bp,编码135个氨基酸,推测得到的蛋白的分子量为14.51 kDa。由MoalICP推导的蛋白与桑天牛Apriona germari ICP (AAM66718.1)氨基酸序列一致性为79%;与丽蝇蛹集金小蜂Nasonia vitripennis ICP (NP_001161297.1)、果蝇Drosophila mojavensis ICP (XP_002005461.1)、玉带凤蝶Papilio polytes ICP (BAM18876.1)等19种昆虫表皮蛋白的氨基酸序列一致性在35%~45%之间;在第10-26位氨基酸位处含有一个跨膜片段。MoalICP在幼虫头、体壁、脂肪体、血细胞、中肠和马氏管均有表达;在蛹和成虫中的表达量分别是在幼虫中的44%和161%。【结论】MoalICP与其他昆虫有较高的氨基酸序列一致性。MoalICP在松墨天牛幼虫内广泛表达;在各个发育阶段中,以成虫中的表达量最高。本文为进一步研究松墨天牛表皮蛋白基因的生理功能和松墨天牛的表皮化学奠定基础。     

不同培养基上繁殖的昆虫病原线虫格氏线虫表皮蛋白的差异

表皮蛋白(surface coat proteins, SCPs)是格氏线虫Steinernema glaseri克服寄主免疫系统的关键因素, 能够抑制昆虫免疫反应, 促进线虫的侵染。为了进一步研究表皮蛋白抑制昆虫免疫的作用机理和线虫与寄主间的相互关系, 我们比较分析了不同培养基繁殖的格氏线虫表皮蛋白的差异。我们用人工培养基和大蜡螟Galleria mellonella末龄（5龄）幼虫分别培养得到格氏线虫侵染期幼虫, 利用酒精提取表皮蛋白。SDS-PAGE和非变性PAGE分析显示, 大蜡螟来源的格氏线虫的表皮蛋白具有更多的蛋白条带。体外和体内的裂解血细胞实验表明, 大蜡螟来源的格氏线虫的表皮蛋白表现出强烈的裂解血细胞活性, 而人工培养基来源的格氏线虫的表皮蛋白活力不明显; 且具有裂解血细胞活性的表皮蛋白为诱导表达型蛋白。不同培养基来源的格氏线虫的表皮蛋白组成的差异和活性的不同, 表明格氏线虫表皮蛋白的产生受线虫培养条件影响较大。     

基于转录组的葱蝇表皮蛋白基因家族的鉴定及在非滞育和冬滞育条件下的表达分析

【目的】昆虫表皮蛋白在昆虫的生长发育、抑制水分蒸发和抵御其他外界不良环境等方面起到重要的作用。通过转录组水平上葱蝇Delia antiqua表皮蛋白基因家族的鉴定及部分基因在非滞育和冬滞育条件下的表达规律分析,为进一步研究葱蝇表皮蛋白在滞育期的抗逆功能奠定基础。【方法】基于转录组数据,通过生物信息学方法对葱蝇表皮蛋白基因进行鉴定分析,系统进化和保守结构域分析并采用实时荧光定量PCR法比较分析了12个基因在葱蝇非滞育和冬滞育不同发育时期的表达变化。【结果】在葱蝇中鉴定出81个表皮蛋白基因,分别属于RR(71个基因)、CPAP(5个基因)和CPLC(5个基因)亚家族,其编码的蛋白质含有92~495个氨基酸,分子量约为8.692~52.2 k D,等电点为3.90~9.93。亚细胞定位预测结果显示67个全长表皮蛋白均为外分泌型。12个葱蝇表皮基因在非滞育和冬滞育过程中有明显不同的表达规律。【结论】葱蝇表皮蛋白基因RR-2型的保守基序中发生了基因突变,引起关键氨基酸的替换,这可能暗示它们在非滞育和滞育不同条件下,不同发育阶段中蛹皮结构重建和某些器官的发生方面发挥不同作用。该研究结果为进一步阐明葱蝇滞育蛹皮结构及抗逆功能的研究提供了重要理论基础。     

昆虫的表皮腺体

<正> 一、昆虫的表皮腺体及其分类 昆虫的表皮腺体是由昆虫体壁表皮细胞层中的某些特化的具有外分泌功能的细胞组成。这些表皮腺体除口腔中的唾腺在昆虫的消化、造丝等方面的功能之外,主要具有分泌种信息素和防御性物质的功能。近年来,由于人们逐渐认识到昆虫表皮腺体的分泌物对昆虫行为和生理的重要性,特别是利用昆虫性信息素在控制害虫和研究害虫的成功,加上扫描和透射电子显微镜使用的普及,促进了对表皮腺体的研     

昆虫化学感受蛋白研究进展

昆虫化学感受蛋白(chemosensory proteins)是在长期进化过程中形成的一类低分子量酸性可溶性蛋白,广泛分布于昆虫触角、跗节等各种化学感受器中,蛋白质序列具有较高的保守性,种内种间同源性一般为30%～90％。其主要功能是感受、识别、转运、传导环境化学因子刺激信息,参与调节生理节律和生长发育。该文从昆虫化学感受蛋白的生态进化意义、分布表达部位、生化特性、分子结构、生理功能和研究方法等角度,较详细地综述了近年来国内外昆虫化学感受蛋白的研究进展,指出昆虫化学感受蛋白的深入研究,对于阐明昆虫与环境化学信息联系规律、昆虫行为反应本质原因,探索害虫综合治理和益虫利用效率新途径,开辟创制昆虫行为控制剂新领域等具有重要的理论和实践意义。     

柞蚕RR-1亚族表皮蛋白基因ApCP12与ApCP23的表达特征与功能分析

【目的】表皮蛋白(cuticular proteins,CPs)种类丰富,在昆虫生长发育中起着重要作用。本研究旨在丰富柞蚕Antheraea pernyi体内所含表皮蛋白的类型,探讨不同发育阶段表皮蛋白基因的表达规律。【方法】利用PCR及3'RACE技术从柞蚕幼虫表皮组织中克隆得到两个表皮蛋白基因,并进行生物信息学分析及系统进化分析;半定量RT-PCR检测该基因在柞蚕胚胎发育期的表达规律及在幼虫各组织中的表达分布;实时荧光定量PCR(qPCR)分析该基因在柞蚕不同发育时期及3龄幼虫RNAi后的表达量变化。【结果】克隆获得两个柞蚕表皮蛋白基因并分别命名为ApCP12和ApCP23,GenBank登录号分别为MF318874和MF318875。生物信息学分析表明,ApCP12基因长度为690 bp,开放阅读框(open reading frame,ORF)长336 bp,编码111个氨基酸,推测得到的蛋白质分子量为12 kD;ApCP23长度为1 243 bp,ORF长度为594 bp,编码197个氨基酸,相对分子质量为23 kD。两种蛋白都具有RR-1亚族的保守基序,与RR-2亚族表皮蛋白聚类分析位于不同分支。组织特异性表明,ApCP12基因在柞蚕幼虫各组织中的分布比ApCP23更为广泛。柞蚕不同发育时期中,ApCP12在胚胎发育期表达量逐渐升高;幼虫眠起3 d内相对于眠期,ApCP12的表达量最高增加了约3倍,而ApCP23的表达量增加了13倍;蛹黑化时期,ApCP12的表达量高于ApCP23;羽化前期,基因的表达量无明显变化,直至羽化前1 d,ApCP12和ApCP23的表达量相对于注射蜕皮激素第1天分别增加了3.5和3倍。RNAi处理后,3龄幼虫体内ApCP12的表达量下降了5倍,ApCP23的表达量降低了3倍。【结论】结果提示,RR-1亚族的这两种柞蚕表皮蛋白参与了柞蚕不同发育阶段幼虫表皮、蛹皮、成虫表皮的构建,与柞蚕生长发育的整个生命周期关系密切。     

昆虫表皮蛋白及其基因表达调控机理的研究进展

昆虫表皮蛋白(insectcuticular proteins,ICP)是结构蛋白,它和几丁质一起组成昆虫抵御外界环境的屏障——角质层。根据保守性基序的不同,ICP可分为CPR、CPF、CPFL、CPG和CPT5家族。它们都有独特的结构与性质。环境、激素、转录因子和内含子等共同影响昆虫表皮蛋白基因(insect cuticular protein genes,ICPG)的表达,进而使ICPG具有时期和组织特异性。ICP和ICPG被认为是研究昆虫蜕皮与变态的调控机理和理解昆虫发育期角质层在生物化学、物理化学以及结构上的修饰的重要模型,受到越来越多的重视。本文综述了ICP的分类以及环境、激素、转录因子和内含子等对ICPG表达的调控。     

褐飞虱表皮蛋白基因NlICP的克隆及功能研究

表皮蛋白与几丁质结合构成抵御外界不良环境的昆虫角质层, 在昆虫的生长发育及蜕皮硬化中具有重要的作用。为了探讨表皮蛋白基因在褐飞虱Nilaparvata lugens生长发育中的功能, 本研究根据褐飞虱转录组测序信息, 对其中1个预测为编码表皮蛋白的Unigene36450序列进行了克隆, 并应用荧光定量PCR和RNA干扰（RNAi）技术分别对该基因的表达规律和功能进行了研究。结果表明： 克隆的 Unigene36450全长cDNA开放阅读框长585 bp, 编码的蛋白含194个氨基酸, 具有典型的表皮蛋白R&R保守结构域, 命名为NlICP。转录水平的时序表达分析发现, NlICP仅在褐飞虱若虫期表达, 且在3龄若虫体内表达量最高, 提示该基因编码的蛋白属于幼虫表皮蛋白。RNA干扰结果显示, 取食dsNlICP的1龄末2龄初（孵化后第3 天）若虫在干扰6 d和8 d时, NlICP基因的表达量分别较取食dsGFP的对照组下降58.8%和45.6%, 差异极显著(P<0.01); 干扰后部分褐飞虱若虫因蜕皮不完全死亡, 干扰5 d的存活率较对照下降26.7%。本研究结果提示, NlICP与褐飞虱若虫的生长发育及蜕皮相关, 可以作为褐飞虱防治的潜在靶标基因。     

一种适合稻水象甲双向电泳的蛋白质提取方法

【背景】蛋白样品制备是2-DE蛋白组学研究的关键步骤,无杂质、高纯度的蛋白样品是获得良好的2-DE结果的基础。选择合适于昆虫蛋白组学研究的常规蛋白提取方法是2-DE研究的前提。【方法】通过饱和酚法和TCA-丙酮法提取稻水象甲成虫总蛋白,比较2种方法的优缺点,以回避昆虫组织蛋白提取时可能出现的问题。【结果】TCA-丙酮法的蛋白质产率(14.55μg·mg-1)显著高于饱和酚法(9.30μg·mg-1),2种方法获得的SDS-PAGE条带结果相近,且高丰度表达蛋白在TCA-丙酮中更高表达;饱和酚的2-DE图谱蛋白点清晰,TCA-丙酮法2-DE图谱蛋白点规则但背景模糊,出现多条横纹。【结论与意义】饱和酚法适合稻水象甲成虫蛋白组学的研究。这2种方法也能适用于其他昆虫,但不同的昆虫体内有不同的干扰组分来干扰蛋白质的提取,所以获得的蛋白纯度及提取得率可能并不一样。试验结果说明了2种蛋白提取方法对2-DE研究的影响,并为稻水象甲成虫的蛋白组学研究提供了一定的参考依据。     

高温对昆虫影响的生理生化作用机理研究进展

温度是影响昆虫生命活动的重要因素,将其与某一时间的种群数量结合,可用于对昆虫未来种群数量进行预测预报。过高的环境温度常使昆虫的生长发育、生殖及存活等受到严重影响,对这种影响缺乏了解降低了害虫测报的准确性。探明高温对昆虫生理生化的作用机理是了解高温对昆虫生命活动影响的根本途径。总结了高温对昆虫生理生化的重要影响。高温使昆虫表皮的蜡质层瓦解,油脂融化,表皮渗透性增加,虫体大量失水。引起昆虫体内重要离子的浓度发生变化,改变许多重要大分子的电荷状态,使生物大分子的动力学能量增大,离子键、氢键和范德华力降低,分子间疏水作用增强,大分子保持形状的能力降低,空间构象发生改变,从而影响生物大分子行使其功能。高温使昆虫细胞骨架瓦解,细胞遭到破坏;细胞膜内磷脂组分比例改变,细胞膜流动性下降。虫体内重要遗传物质DNA和RNA复杂的二级结构和三级结构在高温下发生改变,对昆虫性状的稳定遗传造成严重影响。细胞内蛋白质的数量和种类组成均发生改变,原有常温下的蛋白质合成系统关闭,空间构象及功能发生变化,而产生耐热性物质（如热激蛋白）的蛋白质合成系统则开启。高温影响酶及酶促反应速率,对昆虫体内神经传导关键酯酶——乙酰胆碱酯酶的影响使昆虫无法进行正常的神经传递,丧失躲避不良环境的能力。高温影响脂质、低聚糖等物质的代谢。最后梳理了高温作用下昆虫各种生理生化指标发生变化之间可能存在的关联性,并提出高温对昆虫造成伤害的顺序过程假设。讨论了不同程度的高温对昆虫造成死亡的机理可能不同。指出了未来该领域研究的重点内容,如高温对昆虫造成损害的最初作用位点;高温伤害的完整生理生化路径;耐热性产生的生化基础;高温对昆虫不同发育阶段或生命过程的具体作用机制等。     

《昆虫生物化学》——为读者展示昆虫生命的奥秘

由南京农业大学植物保护学院昆虫学系王荫长教授主编 ,李国清、陈长琨和韩召军教授参编的《昆虫生物化学》已由中国农业出版社出版。发行一年多来 ,受到海峡两岸昆虫学界同行的认可与欢迎。该书以详尽的资料介绍了昆虫生物化学各个领域的基本理论以及最前沿的研究进展。全书 72万字 ,共 15章。第 1、 2章以昆虫生物化学的基础 (细胞的结构与功能 )为导论 ,并详细阐述了昆虫的中间代谢 (包括碳水化合物、脂肪和氨基酸等 ) ;第 3章为昆虫表皮化学 ;第 4至第 7章分别介绍了昆虫贮存蛋白和热激蛋白、神经肽及相关激素、生物胺及其受体 ,叙述了它…     

昆虫双杂交实验中家蚕BmHSP83和BmMAD3蛋白引起的假性现象

昆虫双杂交(Insect two-hybrid,I2H)技术是研究昆虫细胞蛋白质相互作用的一种方法.本研究利用Gateway克隆技术,构建了家蚕Bombyx mori蛋白BmHSP83和BmPDIA5,以及BmMAD3和BmMAN1的I2H载体;然后,将载体与报告质粒pUAS-Luc一起转染SF-9细胞,检测其发光值....     

昆虫泛素基因和功能研究进展

泛素(Ubiquitin)是一种广泛存在于真核细胞中的小分子量蛋白质,其基本功能是通过泛素-蛋白水解酶复合体通路(Obiquitin proteasome pathway UPP)高效并高度选择性降解蛋白质.本文综述了昆虫泛素基因的克隆鉴定、表达特点、作用途径,重点介绍了昆虫泛素在调控转录因子、调节细胞周期和细胞凋亡、细胞生长以及信号转导中的作用.泛素调控机制、信号转导、生理功能及其影响因素,以及针对泛素设计特异性昆虫生长发育调节剂可能是今后昆虫泛素研究的重点.     

利用昆虫杆状病毒表达SARS冠状病毒的刺突蛋白和膜蛋白

SARS冠状病毒是人的严重急性呼吸综合征的病原体。对其他种类冠状病毒的研究结果显示,刺突蛋白(S蛋白)和膜蛋白(M蛋白)是病毒主要的结构蛋白。重组M蛋白和S蛋白可被用来作为抗原检测冠状病毒的感染和制备疫苗。这两个蛋白质分别被克隆并重组到昆虫杆状病毒基因组中,利用重组杆状病毒感染昆虫细胞来表达重组M蛋白和S蛋白,并对M蛋白进行了细胞内定位,融合蛋白的绿色荧光暗示了该蛋白质定位在细胞膜上。