中华蜜蜂气味结合蛋白AcerOBP14的表达及配体结合特性分析

[目的]气味结合蛋白(odorant binding proteins,OBPs)在昆虫寄主定位、产卵地选择等行为中发挥着重要作用,明确中华蜜蜂Apis cerana cerana AcerOBP14与配体的结合特性有助于阐明中华蜜蜂嗅觉识别的分子机制.[方法]通过qRT-PCR测定OBP14在20日龄中华蜜蜂成年工蜂...     

中华蜜蜂气味受体基因AcerOR58的序列与时空表达分析

[目的]通过分析中华蜜蜂Apis cerana cerana气味受体基因AcerOR58编码蛋白的理化性质、结构特征,明确AcerOR58时空表达特性,为该基因后续的功能研究奠定基础.[方法]利用多种生物信息学软件预测分析AcerOR58序列及其编码蛋白的结构特性,采用邻接法构建系统进化树.利用实时荧光定量PCR技术分析AcerOR58在不同发育阶段工蜂触角及采集蜂不同组织的表达差异.[结果]AcerOR58基因的开放阅读框(ORF)长1 230 bp,编码409个氨基酸,成熟蛋白分子量为47.147 ku,理论等电点8.46,无信号肽,含有6个跨膜结构且N端位于胞内,31个潜在的磷酸化位点,在第80-405位氨基酸之间存在一个昆虫气味受体家族7tm_6 superfamily保守结构域.AcerOR58与西方蜜蜂Apis mellifera的AmelOR58亲缘关系最近,核苷酸序列一致性高达96.67％,氨基酸序列一致性高达97.31％.AcerOR58在采集蜂(15-25日龄)阶段的表达量较高,且在触角中的表达量极显著高于其他组织(P＜0.01).[结论]AcerOR58具有昆虫气味受体的结构特征,该基因特异性高表达于中华蜜蜂采集蜂触角中,推测其功能与识别外界蜜粉源的花香气味物质有关.     

中华蜜蜂OBP19的克隆与时空表达分析

本研究克隆获得了中华蜜蜂Apis cerana cerana（简称中蜂）的气味结合蛋白（odor-binding proteins,OBPs）基因AcerOBP19的cDNA序列,预测其蛋白结构,明确该基因在不同发育时期各组织的表达水平。PCR扩增AcerOBP19基因的开放阅读框序列,应用生物信息学软件对其编码蛋白的理化特性、结构特征和系统进化进行分析;用qRT-PCR技术对AcerOBP19在中蜂不同发育时期（1、5、10、15、20、25日龄）各组织（触角、足、口器、毒腺和中肠）中mRNA的表达情况进行分析。获得了AcerOBP19的完整ORF序列,序列长为420 bp,共编码139个氨基酸;含有4个保守的半胱氨酸位点,属于Mins-C OBP亚家族;N-末端有一段含16个氨基酸的信号肽,无跨膜结构。该蛋白包含6个α螺旋和2个二硫键。系统进化树分析表明,AcerOBP19与大蜜蜂Apis dorsata OBPs、小蜜蜂Apis florea OBPs和西方蜜蜂Apis melifera OBPs的氨基酸序列一致性较高,表明它们之间在进化关系上更加同源,且AcerOBP19具有PBP-GOBP superfamily家族的保守结构域,是一种分泌蛋白。qRT-PCR结果表明AcerOBP19在中蜂不同发育时期的各组织中均有表达,其中,15日龄触角中的表达量极显著高于其它组织（P<0.01）,在其它日龄中足的表达量极显著高于其它组织（P<0.01）;在各个时期中口器和毒腺中有较高表达,中肠中呈微量表达。通过AcerOBP19组织表达谱结果,推测AcerOBP19不仅参与嗅觉识别机制,在味觉识别过程中也可能发挥作用。     

中华蜜蜂信息素结合蛋白ASP1 cDNA的克隆及时空表达

信息素结合蛋白（pheromone binding proteins, PBPs）在昆虫信息素的识别、传递和处理过程中具有重要作用。本研究首次克隆了中华蜜蜂Apis cerana cerana的一个PBP基因Ac-ASP1（GenBank序列号为DQ449670）,其预测蛋白具有典型的气味结合蛋白（OBPs）标志（即成熟肽含有6个保守的半胱氨酸）。利用real-time PCR技术对Ac-ASP1在中蜂不同组织和发育历期的时空表达谱进行了鉴定。绝对定量结果显示Ac-ASP1高丰度地表达于工蜂触角（2.07×10⁶ 拷贝数/μg）,而在其他组织（如头、胸、腹、翅及足）中呈低丰度表达（10²拷贝数/μg）; 相对定量结果显示Ac-ASP1在各发育历期如幼虫、蛹以及成虫发育早期（1～6日龄）均有大量表达,而在21日龄前后具有另外一个高丰度表达时期。这些结果可为明确Ac-ASP1在中蜂蜂王信息素信号识别传递过程中的作用提供参考。     

中华蜜蜂信息素结合蛋白OBP10的基因克隆、原核表达和配基结合特性分析

【目的】气味结合蛋白在中华蜜蜂Apis cerana cerana嗅觉系统中起到重要作用,本实验拟研究中华蜜蜂一个新的信息素结合蛋白OBP10及其与蜜蜂信息素以及蜜源开花植物挥发物的结合特性。【方法】本实验通过RT-PCR扩增获得OBP10基因全长(Gen Bank登录号:KP717060.1),以p ET-30a构建原核表达载体,并以Ni2+琼脂糖柱进行重组蛋白表达和分离纯化,在N-苯基-1-萘胺(N-phenyl-1-naphthylamine,1-NPN)作为荧光报告子下利用荧光光谱法体外研究重组Acer OBP10与多种候选化学配基的结合特征。【结果】经多序列联配分析,发现Acer OBP10的多个同源基因均为信息素结合蛋白(pheromone binding proteins,PBPs)。配基结合特性分析显示,Acer OBP10对14种候选配基中的蜂王信息素成分对羟基苯甲酸甲酯(HOB)竞争力最大,相对荧光可降至6.06%,解离常数11.04μmol/L;进一步表明Acer OBP10属于一个新的中蜂PBPs。此外,Acer OBP10也能和包括工蜂信息素(香叶醇和橙花醇)、报警信息素(2-庚酮和乙酸异戊酯)等蜜蜂信息素以及蜜源开花植物挥发物之一的β-紫罗兰酮结合,表明Acer OBP10可能是一种以信息素结合为主的多功能结合蛋白。【结论】Acer OBP10是中蜂一个新的信息素结合蛋白,与此前我们鉴定的蜂王信息素结合蛋白Acer ASP1相比,Acer OBP10对蜜蜂信息素的结合谱更为广泛,这些结果将对进一步研究中华蜜蜂信息素识别和传递提供理论基础,对于深入了解中华蜜蜂嗅觉影响生理功能的行为机制具有重要意义。     

小菜蛾气味结合蛋白OBP2基因的克隆、表达谱及其结合特性分析

【目的】气味结合蛋白(odorant binding proteins,OBPs)在昆虫寄主定位、产卵地选择等行为中发挥重要作用,克隆与鉴定小菜蛾Plutella xylostella OBP基因、明确其与配体化合物的结合特性有助于阐明小菜蛾嗅觉识别的分子机制。【方法】利用PCR技术克隆小菜蛾OBP2,对获得的编码序列全长进行信号肽及跨膜区域预测,用DNAMAN与其他昆虫的OBP2进行多序列比对,采用MEGA5.0邻接法(neighbor-joining method,NJ)构建进化树。通过实时定量PCR(qRT-PCR)分析Pxyl OBP2在小菜蛾不同发育阶段和不同组织中的表达模式。构建原核表达载体p ET28aPxyl OBP2,进行原核表达及蛋白纯化。利用荧光竞争结合实验对Pxyl OBP2蛋白与39种配基化合物的结合特性进行分析。【结果】成功获得小菜蛾OBP2基因Pxyl OBP2(Gen Bank登录号:KT070562)的编码序列全长,其完整开放阅读框大小为546 bp,编码182个氨基酸,具有气味结合蛋白典型的6个保守半胱氨酸结合位点。荧光定量PCR结果表明,发育表达模式显示,Pxyl OBP2在未交配雄性成虫中的表达量均明显高于雌性成虫和已交配雄虫;组织表达模式显示,Pxyl OBP2在足中的表达量高于其他组织。经预测成熟蛋白大小为22.24 k Da,等电点5.69。SDS-PAGE结果显示融合蛋白成功表达。荧光竞争结合实验对3种性信息素和36种植物挥发物结合发现,Pxyl OBP2与性信息素Z-11-16:Ald可以结合,解离常数48.951μmol/L;可以和11种寄主植物挥发物有效结合,其中,与芳樟醇、正壬醇结合能力最强,解离常数分别为4.733和6.861μmol/L。【结论】本研究明确了Pxyl OBP2的核苷酸、氨基酸序列,并根据qRT-PCR和荧光竞争结合实验结果,推断Pxyl OBP2与小菜蛾雄虫寻求配偶有关,且寄主挥发物芳樟醇、正壬醇起协同促进作用。     

中华蜜蜂性信息素结合蛋白ASP1的原核表达及配基结合特性分析

【目的】研究中华蜜蜂Apis cerana cerana信息素结合蛋白ASP1与蜜蜂信息素及某些植物挥发物分子的结合功能。【方法】构建中蜂ASP1的原核表达载体, 对其进行重组蛋白的诱导表达和分离纯化, 并得到具有生化活性的中蜂ASP1重组蛋白, 最后以1-NPN作为荧光报告探针, 通过荧光竞争结合实验研究中蜂重组ASP1蛋白与蜜蜂信息素及其他气味分子的结合功能。【结果】在22种潜在信息气味物质中, 有7种与中蜂ASP1有较强的结合能力, 能将1-NPN的相对荧光强度降至50%以下。其中发现蜂王信息素两种成分对 羟基苯甲酸甲酯和香草醇的竞争能力最强, 可分别引起1-NPN相对荧光值下降99.31%和95.50%, 解离常数K_D分别为13.39和98.44 μmol/L; 而与除蜂王信息素外的其他信息素如幼虫信息素和工蜂信息素等分子均不结合。此外中蜂ASP1对于水杨酸甲酯、 苯乙醛、 3, 4-二甲基苯甲醛4-烯丙基藜芦醚和β-紫罗兰酮等5种植物挥发物质能产生强度不一的结合。【结论】中蜂信息素结合蛋白ASP1对蜂王信息素具有非常强的特异性, 同时也能结合某些植物挥发性气味分子, 暗示中蜂ASP1是一种以蜂王信息素识别为主要功能、 植物挥发物识别为次要功能的多功能信息素结合蛋白。     

中华蜜蜂气味受体AcerOR57的表达及定位分析

为研究中华蜜蜂气味受体AcerOR57的表达及定位,利用实时荧光定量PCR和Western blot技术检测气味受体AcerOR57 mRNA及蛋白在1日龄工蜂和雄蜂、采集蜂及性成熟雄蜂各部位(触角、头、胸、腹和足)的相对表达量;通过免疫组织化学技术检测该基因受体蛋白在中华蜜蜂触角中的表达定位。结果表明:AcerOR57转录本在1日龄工蜂和采集蜂,1日龄雄蜂和性成熟雄蜂各部位均有表达,但表达程度不一:在1日龄工蜂、采集蜂的触角和1日龄雄蜂、性成熟雄蜂的头部中高丰度表达,均极显著高于其它部位(P0.01);Western blot结果显示,AcerOR57受体蛋白在1日龄工蜂和采集蜂触角中的表达量高于其它部位,这与荧光定量PCR结果相一致;但该蛋白在1日龄雄蜂和性成熟雄蜂的触角和头部表达均不明显,与mRNA水平表达结果相反;免疫组化结果显示,AcerOR57在工蜂和雄蜂触角的毛形感器、板形感器和锥形感器中表达。在1日龄工蜂和性成熟雄蜂中,毛形感器所占的比例大于板形感器,说明其主要在毛形感器中表达;在1日龄雄蜂和采集蜂中,板形感器的表达量比毛形感器表达量多,说明其主要在板形感器中表达;除采集蜂外,其它样本中均发现少量锥形感器的表达。推测AcerOR57可能在探测外界气味分子中发挥一定的作用,这为进一步研究气味受体的功能提供了理论依据。     

气味结合蛋白OBPs在意大利蜜蜂头部表达模式的研究

昆虫气味结合蛋白(OBPs)是脂溶性化学物质的载体,参与了嗅觉识别和化学传输等生理过程.本研究利用MEME在线软件对意大利蜜蜂Apis mellifera ligustica OBPs基因家族21条氨基酸序列进行Motif预测分析;采用RT-PCR初步筛选出在意大利蜜蜂头部表达量较高的OBPs基因,然后利用qPCR技术对筛选出的基因进一步分析其在不同日龄内勤蜂头部的表达情况.结果 表明,在预测获得的6个motif中,motif1为21个OBPs所共有,具有极高的保守性,推测该序列元件可能是意大利蜜蜂OBPs与底物结合的区域;表达谱分析结果表明,13个OBPs基因的凝胶电泳条带明显(即在头部的表达量较高),且大多数基因在4日龄时表达量达到最高值,推测这类蛋白可能参与了幼虫信息素和糖类物质的识别过程.本研究结果丰富了蜜蜂OBPs表达特性的研究数据,同时也为探讨昆虫OBPs广泛的生理功能奠定了基础.     

蜂巢小甲虫OBP4的克隆及表达谱分析

本研究克隆获得了一个新的蜂巢小甲虫Aethina tumida的气味结合蛋白(odorant-binding proteins, OBPs)基因,并对其序列特征、表达情况、系统发育进行研究。该蜂巢小甲虫气味结合蛋白基因命名为AtumOBP4(GenBank登录号：ON813082),开放阅读框全长465 bp,编码154个氨基酸,预测其分子量大小为17.4 kDa,理论等电点为5.07。N末端有23个氨基酸组成的信号肽,具有6个保守的半胱氨酸位点,属于Classical OBP亚家族,系统进化树分析表明其与黄粉虫Tenebrio molitor OBP8亲缘关系最近。qRT-PCR结果显示AtumOBP4在雄性成虫中表达量显著高于雌性成虫且在头部(包含触角)特异性高表达,羽化后第7天达到最高值。推测AtumOBP4在蜂巢小甲虫嗅觉识别一般气味或性信息素过程中发挥重要作用。此外,成功构建了pET32a(+)/AtumOBP4重组表达载体并通过原核表达获得了重组蛋白,为后期深入研究AtumOBP4蛋白功能奠定了基础,也为进一步研究OBP家族基因在蜂巢小甲虫寻找寄主蜂箱的嗅觉机制中提供了丰富...     

中华蜜蜂化学感受蛋白AcerCSP3的配基结合功能分析

为研究中华蜜蜂Apis cerana cerana化学感受蛋白AcerCSP3在化学感受系统中的生理功能, 本实验通过对AcerCSP3进行原核表达、分离纯化后, 利用荧光法研究了体外重组AcerCSP3与1-NPN以及候选化学配基的结合特征。Scatchard方程显示AcerCSP3与1-NPN的解离常数K_D为8.29 μmol/L, 结合位点数约等于1。在候选配基竞争1-NPN与AcerCSP3结合的实验中, 5种配基均能在200 μmol/L浓度下使1-NPN的相对荧光强度下降至50%以下, 其中β-紫罗兰酮甚至能使1-NPN的相对荧光强度下降至10%左右, 表明候选配基均与AcerCSP3有较强的结合能力, 而3, 4-二甲基苯甲醛与中蜂AcerCSP3的结合能力最强, K_D达到18.77 μmol/L。本研究所用化学配基均为植物花与叶片的挥发性的次生代谢产物, 表明AcerCSP3可能作为中蜂化学感受系统的一部分, 在其搜寻某些植物花粉蜜源时作为气味分子运载体发挥一定的作用。     

Molecular characterization,immunohistochemical localization and expression of a ribosomal protein L17 gene from Apis cerana cerana

Ribosomal protein L17 (RPL17) is a core protein of the large (60S) ribosomal subunit and plays an important role in protein synthesis. In this report, a RPL17 gene was isolated from Apis cerana cerana, designated as AccRPL17. Alignment analysis showed that AccRPL17 exhibits high homology to other known RPL17s. Moreover, genomic sequence analysis revealed that five exons are splitted by four introns, and the position of the first intron is comparatively conservative, being localized in the 5′ untranslated region. Partial putative cis‐acting elements related to development were also examined. Quantitative real‐time PCR showed that the highest mRNA level was detected in larvae on the fifth day. Simultaneously, immunohistochemical localization showed that AccRPL17 is primarily concentrated in muscular tissues, stigma, body wall, and the surrounding of the eye in the fifth‐instar larvae. Further studies suggested that AccRPL17 might be involved in responses to abiotic stresses. This is a report attempting to analyze the expression and distribution of RPL17 in A. cerana cerana. These results indicated that AccRPL17 might play an important role in insect development, and the importance of AccRPL17 in participating in abiotic stresses is discussed. © 2010 Wiley Periodicals, Inc.     

中华蜜蜂气味受体基因AcerOr167的克隆及表达分析

本研究通过RT-PCR获得中华蜜蜂气味受体基因Or167的cDNA序列,并采用多种生物信息学软件对其结构特征进行预测分析;利用荧光定量PCR检测Acer Or167 m RNA在工蜂羽化后不同发育阶段(1、5、10、15、20、25和30日龄)和不同组织(触角、头、胸、腹、足、翅)中的相对表达量。克隆获得中华蜜蜂Or167的c DNA序列,命名为Acer Or167(Gen Bank登录号为KF239369),其全长1311 bp,编码436个氨基酸,预测有5个跨膜结构域;多序列比对结果显示,中华蜜蜂Acer Or167与西方蜜蜂Amel Or167的一致性最高,达94%,而与毕氏粗角蚁Cbir Or4-like的一致性最低,为49%;荧光定量结果显示,Acer Or167 m RNA在成蜂不同发育期的各个组织中均有表达,且触角中的表达量极显著高于其它各个组织(P0.01),在头、胸、腹、足、翅中有少量表达;从触角不同发育阶段的表达情况来看,1日龄表达量最低,5日龄表达量显著升高,20日龄表达量最高,且极显著高于其它各日龄(P0.01)。推测Acer Or167可能在中华蜜蜂的嗅觉识别系统中起着重要的作用,与中华蜜蜂外出采集,识别花香气味有关。本研究为进一步深入研究中华蜜蜂传统气味受体的功能奠定理论基础。     

中华蜜蜂酪胺受体基因克隆及表达分析

酪胺(tyramine)属于生物多聚胺类,是昆虫中枢神经系统内重要的神经递质、神经调质和神经激素,参与调控昆虫的多种行为和生理过程,如酪胺受体基因参与调控动物的学习与记忆。本研究首次克隆获得中华蜜蜂(Apis cerana cerana)酪胺受体基因Actyr1和Actyr2的全长cDNA序列,利用qRT-PCR方法鉴定了Actyr1和Actyr2在中华蜜蜂不同组织器官中的表达谱,采用地高辛原位杂交技术对Actyr1和Actyr2在大脑中的表达进行了定位。中华蜜蜂Actyr1、Actyr2的cDNA全长序列分别为1241 bp(GenBank登录号：KC814693)和1270 bp(GenBank登录号：KC814694),分别编码297、399个氨基酸残基。qRT-PCR分析结果表明,Actyr1和Actyr2在不同组织中的表达量为头部最高,其次是腹部表皮,触角和胸部肌肉的表达量最低,并且头部的表达量显著高于其他组织的表达量;原位杂交结果显示,Acytr1和Actyr2在中华蜜蜂大脑蘑菇体的凯尼恩细胞、触角叶周围的细胞处均有较强阳性着色。这些研究表明,Acytr1和Actyr2基因可能参与了蜜蜂的学习记忆,并且在相同的细胞中互相作用,共同调控蜜蜂的生物学功能。     

中华蜜蜂OBP3基因的克隆、原核表达及组织表达谱

【目的】气味结合蛋白质（odorant binding proteins, OBPs）参与气味分子的识别,在蜜蜂嗅觉中扮演重要的角色。本研究旨在克隆中华蜜蜂 Apis cerana cerana OBP3基因,以制备多克隆抗体。【方法】运用RT-PCR技术从中华蜜蜂头部总RNA中扩增OBP3基因,将该基因亚克隆入原核表达载体pET-28a并转入大肠杆菌Escherichia coli Rosetta (DE3)中诱导表达获得融合蛋白质,融合蛋白质经纯化后免疫新西兰白兔制备多克隆抗体,最后分别用间接ELISA和Western Blot检测抗体的效价和特异性,并采用荧光定量PCR检测OBP3基因在中蜂不同组织中的表达。【结果】克隆得到了中华蜜蜂OBP3基因AccOBP3（GenBank登录号KJ026357）,大小为444 bp。 SDS-PAGE结果显示融合蛋白成功表达。制备的多克隆抗体效价高于1∶40 000,且具有很高的特异性。荧光定量PCR结果表明,AccOBP3基因在腿部和触角中显著高表达（P<0.01）,胸部中次之（P<0.01）,头部和腹部中显著低表达,后两者表达量差异不显著（P>0.05）。【结论】OBP3基因在中蜂触角有高转录活性。本研究实现了中蜂OBP3基因的原核表达,并制备了兔抗中蜂OBP3多克隆抗体,为深入研究中蜂OBP3基因的功能奠定基础 。