厚壳贻贝足丝黏附蛋白mfp-3的重组表达及黏附功能分析

厚壳贻贝（Mytilus coruscus）中富含各种黏附蛋白分子,其中贻贝足丝蛋白3（mussel foot protein-3, mfp-3）是贻贝用以与外界基质进行黏附的主要蛋白分子.贻贝足丝中天然的mfp-3的含量低,水溶性差,因此纯化困难.本文以厚壳贻贝足丝蛋白mfp-3的cDNA序列为目的基因,用PCR法扩增Mfp-3基因,并成功构建含有多聚组氨酸标签的重组mfp-3原核表达载体pET-21a/ Mfp-3.经IPTG（isopropylthio-β-D-galactoside）诱导表达出重组蛋白,利用亲和层析和反相高效液相色谱分离纯化,获得分子量为9.18 kD的重组蛋白.经酪氨酸酶催化、玻璃包被和石英晶体微天平（quartz crystal microbalance,QCM）分析.结果表明,重组厚壳贻贝mfp-3蛋白经酪氨酸酶催化后,L-3,4-二羟基苯丙氨酸(即多巴,L-3,4- dihydroxyphenylalanine, DOPA) 含量较高并且具有较好的黏附性能.上述研究为开发以mfp-3黏附蛋白为来源的生物粘合剂奠定了良好的基础.     

厚壳贻贝低分子量足丝蛋白的初步鉴定(英文)

足丝蛋白是贻贝科(Mytilidae)所特有一种在水环境中也能表现出强黏附功能的蛋白,也是目前开发新型生物黏附剂的主要候选分子。厚壳贻贝(Mytilus coruscus)广泛分布于我国东部沿海,是我国具有重要经济价值的贻贝,其足丝粗硬,黏附力强,关于厚壳贻贝的足丝蛋白的研究目前尚未见报道。通过醋酸抽提结合反相高效液相色谱分离,从厚壳贻贝足丝盘中分离纯化到数种低分子量足丝蛋白,经质谱鉴定和氨基酸序列测定,其中三种足丝蛋白(分子量6 kD左右)属于贻贝足丝蛋白-3(mytilus foot protein-3,mfp-3)家族,且序列中富含DOPA,另有三种足丝蛋白为未知新型足丝蛋白。石英晶体微天平分析表明,厚壳贻贝低分子量足丝蛋白在金表面有较强的吸附能力,这与其黏附功能是直接相关的。以上工作为深入了解厚壳贻贝低分子量足丝蛋白的分子多样性以及黏附机制奠定了基础。     

利用质谱技术结合EST库搜索鉴定厚壳贻贝新型足丝蛋白

贻贝利用足丝粘附于水下各种基质表面.作为一种具有优异粘附性能的生物材料,贻贝足丝蛋白在新型水下粘附剂及表面保护涂层的研制与开发中具有重要的仿生学意义.目前,已报道的贻贝足丝蛋白分子达11种,但是仍然有更多的足丝蛋白分子不为人知.为进一步探讨贻贝足丝蛋白的分子多样性,并从中筛选具有特殊生物学功能的足丝蛋白分子,本文采用鸟枪法-液相色谱-质谱/质谱技术（shotgun-LC-MS/MS）对厚壳贻贝足丝蛋白进行了蛋白质组学分析.将厚壳贻贝足丝分为足丝纤维和足丝盘两部分,每一部分均采用醋酸-尿素溶液,以及醋酸-盐酸胍溶液进行蛋白质抽提;抽提后的足丝蛋白经胰蛋白酶酶解,利用线性离子阱四级杆质谱（LTQ）进行鸟枪法质谱分析.二级质谱图（MS/MS）用以搜索公共数据库中的贻贝表达序列标签（expressed sequence tag,EST）数据库.采用上述方法,获得14种贻贝新型足丝蛋白的高可信度结果及其所匹配的部分或全长cDNA序列;经结构域分析,发现上述新型贻贝足丝蛋白分子的序列中多数包含各种类型的结构域,包括胶原蛋白结构域、C1Q结构域、C1Q结合结构域、微管蛋白辅助折叠结构域、蛋白酶拮抗结构域、VWA结构域、几丁质酶结构域等.在此基础上,对上述新型足丝蛋白在贻贝足丝形成以及粘附方面的功能进行了推测.上述结果对进一步了解贻贝足丝的分子组成以及粘附机理奠定了基础.     

基于illumina测序的厚壳贻贝足组织转录组研究

贻贝足丝是贻贝足组织分泌的足丝蛋白形成的非细胞组织,具有在水环境下的极强粘附性能,是当前生物粘附剂及抗腐蚀材料的研发热点．为进一步了解贻贝足丝蛋白的分子多样性特征,采用新一代Illumina高通量测序平台对厚壳贻贝(Mytilus coruscus)足组织进行转录组测序,首次构建了厚壳贻贝足组织的转录组数据库．共计获得7 199 799 840 nt的碱基数据经过序列拼接和组装,获得88 825条unigene．对上述unigene开展了序列注释,共计37 007条unigene获得注释．在此基础上,经序列检索和比对,从中筛选出与目前已知的11种足丝蛋白同源的56条unigene序列并进行分析．结果表明,厚壳贻贝足丝蛋白具有明显的氨基酸偏好性,部分足丝蛋白具有重复序列,且厚壳贻贝足丝蛋白与其他种类的贻贝足丝蛋白具有较高的序列相似性．上述结果为后续贻贝足丝蛋白的批量鉴定以及在此基础上的贻贝足丝形成、固化以及粘附机制相关研究奠定了基础．     

一种新型贻贝足丝抗氧化蛋白的原核重组表达及功能

贻贝足丝及其足丝蛋白相关研究对于开发新型水下生物粘附剂具有重要的仿生学意义。足丝蛋白在其粘附过程中需要维持一定的还原态,而目前已报道的足丝抗氧化蛋白仅有MFP-6。此前在厚壳贻贝足丝中鉴定到一种新型的富含半胱氨酸和甘氨酸的足丝蛋白质,该蛋白质被命名为Cys/Gly-Rich-Protein（CGRP）,但是CGRP蛋白在足丝中的作用及机制尚不明确。为此,针对CGRP蛋白,在序列分析基础上,利用原核重组表达手段获得其重组蛋白质,采用2,2-联苯基-1-苦基肼基（2,2-diphenyl-1-picryl hydrazyl radical,DPPH）法检测CGRP重组蛋白经不同条件处理后的抗氧化活性。序列分析结果表明,CGRP蛋白含16.5%的半胱氨酸和10%的甘氨酸,其序列中含有两段半胱氨酸位置保守的重复序列,结构预测表明,其优势构象以无规卷曲为主。同源蛋白质搜索结果表明,CGRP蛋白在数据库中尚无高同源性蛋白质存在。通过密码子优化结合原核重组表达策略成功表达出CGRP重组蛋白,所获得的CGRP重组蛋白具有明显的抗氧化活性,且该活性在其半胱氨酸还原后显著增强(0.91±0.05 vs 0.71±0.11, P<0.01)而在半胱氨酸烷基化之后显著下降(0.08±0.03 vs 0.71±0.11, P<0.01),表明CGRP蛋白的抗氧化活性与其序列中半胱氨酸的自由巯基有关。本研究提示,CGRP蛋白是足丝中一种新的具有抗氧化功能的蛋白质,在足丝粘附过程中推测与MFP-6一起参与了富含多巴的足丝粘附蛋白的还原态维持,对贻贝足丝在固化和粘附过程中防止提前粘附具有重要意义。     

利用蛋白质组学手段鉴定新型贻贝足丝蛋白

贻贝通过足腺分泌特有的足丝并以此粘附于水下各种基质表面.贻贝足丝中富含各种粘附蛋白,其优异的水下粘附性能使其成为开发新型生物粘合剂的候选分子.厚壳贻贝足丝粘附能力强,本文采用尿素及盐酸胍抽提结合二维双向电泳技术（two-dimensional electrophoresis, 2-DE）,分别对厚壳贻贝足丝纤维和足丝盘的蛋白质进行分离及染色;采用串联质谱技术结合常规搜库和表达序列标签（EST) 数据库搜索,对分离获得的蛋白质点进行鉴定,从中获得了mfp-3、mfp-6、胶原蛋白以及3种未曾报道过的新型贻贝足丝蛋白成分.上述研究为深入了解厚壳贻贝足丝蛋白的分子多样性、探讨其粘附机理以及从中筛选具有应用前景的贻贝足丝蛋白奠定了基础.     

厚壳贻贝Mytilus coruscus足丝盘及足丝的多巴分析

多巴(3,4-1-dihydroxyphenylalanine,DOPA)是贻贝足丝粘附蛋白中的一种特殊的氨基酸,由酪氨酸经羟化后生成,与贻贝足丝粘附蛋白的强粘附性能具有直接联系.目前,已鉴定的多种贻贝足丝蛋白序列中均发现有不同含量的DOPA存在.蛋白中DOPA的定量检测对于了解DOPA在蛋白粘附中的作用以及粘附蛋白的...     

厚壳贻贝McCaspase 3-4基因的克隆及其在幼虫变态中的作用

为进一步了解细胞凋亡及其效应基因caspase-3在海洋贝类厚壳贻贝(Mytilus coruscus)变态中的作用,研究通过RACE技术克隆并鉴定了一个厚壳贻贝caspase-3基因的cDNA全长,并对该基因在幼虫变态中的作用进行了研究。碱基序列和氨基酸序列特征分析显示,该基因编码的蛋白质具有典型的caspase P20和P10结构域,但核心半胱氨酸活性位点QACXG五肽保守序列发生了突变。系统进化分析结果显示该基因与无脊椎动物Caspase-3聚在一起,并与地中海贻贝(Mytilus galloprovincialis)caspase 3/7-4相似度最高,因此将其命名为McCaspase 3-4。随后,通过实时荧光定量PCR技术对该基因在成贝不同组织及幼虫变态不同时间点的表达水平进行了分析。结果显示, McCaspase 3-4在成贝外套膜和唇瓣中的表达量显著高于其他组织。肾上腺素诱导眼点幼虫变态12h后, McCaspase 3-4的表达水平出现显著上升,并在刺激24h后达到最高,表明该基因可能在幼虫变态早期发挥作用。利用RNA干扰技术敲降眼点幼虫McCaspase 3-4基因...     

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。     

A bacterial polysaccharide biosynthesis-related gene inversely regulates larval settlement and metamorphosis of Mytilus coruscus

Abstract

Larval settlement and metamorphosis is essential for the development of marine invertebrates. Although polysaccharides are involved in larval settlement and metamorphosis of Mytilus coruscus, the molecular basis of polysaccharides underlying this progression remains largely unknown. Here, the roles of the polysaccharide biosynthesis-related gene 01912 of Pseudoalteromonas marina ECSMB14103 in the regulation of larval settlement and metamorphosis were examined by gene-knockout technique. Compared with biofilms (BFs) of the wild-type P. marina, Δ01912 BFs with a higher colanic acid (CA) content showed a higher inducing activity on larval settlement and metamorphosis. Deletion of the 01912 gene caused an increase in c-di-GMP levels, accompanied by a decrease in the motility, an increase in cell aggregation, and overproduction of CA. Thus, the bacterial polysaccharide biosynthesis-related gene 01912 may regulate mussel settlement by producing CA via the coordination of c-di-GMP. This work provides a deeper insight into the molecular mechanism of polysaccharides in modulating mussel settlement.     

Characterization of a novel shell matrix protein with vWA domain from Mytilus coruscus

ABSTRACT

Mollusk shell is a product of biomineralization with excellent mechanical properties, and the shell matrix proteins (SMPs) have important functions in shell formation. A vWA domain-containing protein (VDCP) was identified from the shell of Mytilus coruscus as a novel shell matrix protein. The VDCP gene is expressed at a high level in specific locations in the mantle and adductor muscle. Recombinant VDCP (rVDCP) showed abilities to alter the morphology of both calcite and aragonite, induce the polymorph change of calcite, bind calcite, and decrease the crystallization rate of calcite. In addition, immunohistochemistry analyses revealed the specific location of VDCP in the mantle, the adductor muscle, and the myostracum layer of the shell. Furthermore, a pull-down analysis revealed eight protein interaction partners of VDCP in shell matrices and provided a possible protein–protein interaction network of VDCP in the shell.     

贻贝酶解降压肽的降压活性及其安全性评价

以贻贝为原料制取降压肽,探讨了不同酶解条件对其ACE抑制活性的影响,以及不同活性修饰方法对其降血压活性的影响。以SHR饲喂试验分析其降血压活性,利用小鼠急性经口毒性试验对其安全性进行了评价。结果表明,以MA1修饰的2#降压肽降压效果较好,其在2~6 h之内均有显著降压效果,平均降低为16~28mmHg。在6 h处降压效果达到最大值为28 mmHg。后经毒理试验表明其安全无毒。此外利用高效液相色谱法对样品分子量进行了分析,发现2#降压肽的分子量在1700 Dal以下,十肽以下的短肽含量较高,约占50.4%,二三肽类物质含量为7.96%,对其降压活性影响显著。     

Characterization and protection on acute liver injury of a polysaccharide MP-I from Mytilus coruscus

In this study, we analyzed a water-soluble polysaccharide MP-I isolated from Mytilus coruscus. MP-I was obtained by hot-water extraction, anion-exchange and gel-permeation chromatography. Complete hydrolysis, periodate oxidation, methylation analysis, as well as Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy were conducted to elucidate its structure. MP-I was subjected to investigate the protective effect on carbon tetrachloride (CCl(4)) induced liver damage in male Kunming mice. Based on the data obtained, MP-I was found to be an alpha-(1-->4)-D-glucan, branched with a single alpha-D-glucose at the C-6 position every eight residue, on average, along the main chain. Based on the calibration with Dextran, the glucan had a molecular weight of about 1.35 x 10(6) Da. Pharmacological studies revealed that MP-I could decrease serum alanine aminotransferase (ALT), serum aspartate aminotransferase (AST), and hepatic malondialdehyde aldehydes (MDA) levels, increase the hepatic total superoxide dismutase (T-SOD) activity, and improve hepatic damage in the CCl(4) induced liver injury in mice in a dose-dependent manner. The results suggest that the possible mechanism is due to its antioxidant activity of MP-I.