家蚕色氨酸羟化酶(TRH)基因的克隆及表达特性分析（英文）

5-羟色胺(5-hydroxytryptamine, 5-HT)是生物界广泛分布的信号分子,涉及动物的重要行为。5-HT是色氨酸羟化酶(Tryptophan hydroxylase, TRH)将L-色氨酸羟化为5-羟-L-色氨酸,5-羟-L-色氨酸随即被多巴脱羧酶(Aromatic L-amino acid decarboxylase, DDC)脱羧而成。TRH作为5-HT合成的限速酶,在无脊椎动物神经调控中具有重要地位。鳞翅目昆虫中TRH的功能研究并不多。在家蚕中克隆了家蚕TRH (Bombyx mori TRH, BmTRH)的cDNA序列1667bp,其中包含1632bp的开放读码框(Openreadingframe,ORF)。人类TPH或者果蝇TRH(Drosophila TRH, DmTRH)与BmTRH有高度相似性,尤其BmTRH和DmTRH之间大多数氨基酸保守说明它们在系统发育上的密切关系并可能有相似功能。基因表达分析显示BmTRH主要表达于头部和中枢神经组织,免疫组织化学和Western blotting结果显示BmTRH只存在于神经组织中,即BmTRH可能仅参与家蚕的神经活动。此外,家蚕DDC(B.moridecarboxylase,BmDDC)和蛋白具有TRH活性的苯丙氨酸羟化酶基因(Phenylalanine hydroxylase, BmPAH)也在中枢神经系统中有表达,暗示家蚕神经系统5-HT的合成与果蝇中不同,可能有两种不同的调控机制。     

动物中存在编码另一种形式的色氨酸羟化酶基因

Science News2003年163卷7期110页报道：已知5-羟色胺存在于脑中。它是一种与抑郁和焦虑有关的化学神经递质,并且是由色氨酸羟化酶(TPH)制造的。     

家蚕酪氨酸羟化酶基因BmTh的表达及功能

酪氨酸羟化酶作为儿茶酚胺合成的限速酶, 广泛存在于昆虫、哺乳动物和人类中, 是其新陈代谢不可缺少的酶类。在其他昆虫中, 酪氨酸羟化酶参与了黑色素的合成, 并在昆虫外骨骼的硬化过程中发挥关键作用。为了研究家蚕Bombyx mori酪氨酸羟化酶基因的生理生化功能, 本文对其基因结构、表达特征及功能进行了研究。基于家蚕基因组和基因芯片数据的生物信息学分析表明, BmTh位于家蚕1号染色体上, 含有8个外显子, 编码561个氨基酸。基因芯片数据显示在家蚕5龄第3天的头部和体壁组织中的表达量较高, RT-PCR验证结果与此一致。利用石蜡组织切片材料和RNA探针对BmTh进行表达定位, 原位杂交结果显示在家蚕头部边缘和体壁上有明显的杂交信号。在幼虫发育至熟蚕时注射酪氨酸羟化酶抑制剂3-indole-L-tyrosine （3-IT）, 20 mmol/L的浓度对幼虫几乎没有影响, 50 mmol/L的浓度导致幼虫变态不完全和化蛹困难, 100 mmol/L的浓度使幼虫致死且体色变黑。结果提示, BmTh对家蚕变态发育起重要作用, 是家蚕正常发育不可缺少的关键基因。     

酵母菌色氨酸合成酶基因的克隆与表达

用RemHI酶切酿酒酵母(Saceharomyces cercuisiae) 1412-4D染色体DNA,通过蔗糖梯度分离2-4kb DNA片段并插入穿棱质粒pCN60,构成1412-4D基因文库。从基因文库中提取重组质粒,转化受体菌C9(a,trp5,adcl,ade6),用直接功能互补法,分离到9株重组质粒,它们都含有3．2kb的TRP5 DNA片段,分别命名为pCN60(trps)1-90转化体中色氨酸合成酶的酶活水平比原始菌株1412-4D高3倍。     

三角梅黄烷酮3-羟化酶基因的克隆及表达分析

为探究三角梅产生飞燕草素的可能性,根据前期获得的三角梅转录组数据,克隆花青素合成途径关键酶黄烷酮3-羟化酶基因(flavanone 3-hydroxylase,F3H),并通过荧光定量PCR技术检测其在不同颜色三角梅叶片及苞片中的表达量差异。结果显示成功克隆获得了一条cDNA全长1 089 bp,编码363个氨基酸的基因序列,将其命名为BsF3H,登陆GeneBank(OL957093)。BsF3H相对分子质量为41.14 kD,理论等电点为5.48,含有2OG-FeⅡ＿Oxy加氧酶结构域,不具有信号肽及跨膜结构,细胞定位于细胞质中,最多的二级结构为α螺旋,三级结构预测显示为单体蛋白。RT-qPCR结果显示该基因在不同颜色三角梅中表达量均不高,相对而言在紫色安格斯(Elizabeth Angus)苞片中表达量最高。研究结果表明三角梅具有产生各类花青素的潜力,可利用基因工程手段对其颜色进行改造。     

罗汉果色氨酸转氨酶基因SgTAR2的克隆及表达分析

色氨酸转氨酶基因家族,是直接参与植物生长素生物合成途径的关键酶基因。该研究在罗汉果转录组测序的基础上,结合RACE技术克隆罗汉果色氨酸转氨酶基因SgTAR2的全长cDNA序列和DNA序列;并对其进行生物信息学分析和时空表达分析。结果表明:克隆所得SgTAR2的cDNA全长序列2078bp,最长ORF为1332bp,编码443个氨基酸,Gen Bank登录号为KU949381,其编码蛋白具有2个蒜氨酸酶保守结构域和多个5'-PLP结合位点,推测其可能参与催化色氨酸转氨基作用、化学防御作用、生长素生物合成等生物学过程;SgTAR2基因DNA长为4103bp,含有4个内含子和5个外显子,其内含子具有多个高水平转录调控因子和多个与激素、环境等胁迫响应相关的作用元件,暗示SgTAR2基因内含子协同调控罗汉果生长素合成、抗胁迫反应、形态发育等生物学过程。实时荧光定量结果显示,SgTAR2基因在罗汉果各组织器官均有表达,在雌蕊和15d幼果期表达量较高,暗示该基因参与罗汉果果实早期发育。该研究结果表明SgTAR2参与了生长素介导的罗汉果不同生长发育过程,特别对幼果及花的起始发育和器官形态建成等具有重要意义。     

鹤望兰类黄酮3′,5′-羟化酶基因SrF3′5′H的克隆及表达分析

采用RT-PCR和RACE方法从鹤望兰黄色花萼中克隆到类黄酮生物合成途径关键基因SrF3′5′H。该cDNA全长1 766 bp,具有完整的开放阅读框（ORF）,共1 509个碱基,编码503个氨基酸。氨基酸同源性分析表明,SrF3′5′H编码的氨基酸序列与已报道的其他植物的F3′5′H蛋白具有很高的同源性。系统进化树分析显示,鹤望兰SrF3′5′H与非洲紫罗兰蛋白亲缘关系较近。应用半定量PCR分析表明,SrF3′5′H在始花期转录水平达到最高,且在蓝色花瓣中表达最高,在黄色花萼中几乎没有表达。     

家蚕浓核病毒(镇江)株主要结构蛋白基因的克隆及表达

家蚕浓核病毒(Bombyx mori densovirus,BmDNV)是一种昆虫细小病毒.与其它昆虫细小病毒感染昆虫体内多种组织不同,家蚕浓核病毒只感染家蚕中肠上皮组织的圆筒型细胞,感染该病毒细胞的细胞核可以被孚尔根和甲基绿浓染,在病毒感染的早期中肠上皮组织细胞数量增加,形成褶皱,最后感染细胞脱落到肠腔中[1-3].自从20世纪70年代末日本学者证实家蚕浓核病是由于家蚕浓核病毒感染引起的以来[4],已经分离得到了多个病毒株系[5-8].根据它们在血清学、理化特性、品种感受性和病理特征等方面的差异,分为BmDNV-1(伊那株)和BmDNV-2(以山梨株为代表)[8-11].     

高丛蓝莓类黄酮3′-羟化酶基因F3′H的克隆及表达特性分析

以高丛蓝莓(Highbush blueberry)"喜来(Sierra)"和"日出(Sunrise)"为研究材料,通过RACE(rapid amplification of c DNA end,RACE)技术获得蓝莓(Vaccinium ssp.)F3′H基因的全长c DNA序列,并使用生物信息学工具对该基因编码蛋白的氨基酸组成及理化性质、二级和三级结构,以及氨基酸序列的相似性等进行了预测和分析。利用荧光定量PCR(RT-q PCR)手段来检测其在蓝莓果实不同发育时期表达情况。结果表明:Vs F3′H全长c DNA为1 871 bp,编码530个氨基酸,蛋白相对分子质量为58.33 k D,理论p I值为7.32;蛋白疏水性指数为0.004,属于疏水性蛋白,二三级结构预测可知其富含α-螺旋和无规则卷曲。RT-q PCR发现Vs F3′H主要在果实发育前期表达量较高,蓝果期表达量明显下调,且在不同品种中以蓝果期的表达量差异显著。这些研究结果为解析蓝莓果实色泽发育及果树分子育种奠定了理论基础。     

家蚕细胞周期蛋白基因BmCcnl1的克隆及表达分析

家蚕Bombyx mori由受精卵到完成胚胎发育孵化的过程中, 细胞进行大量的分裂和分化, 然而滞育性卵的胚胎细胞分化至G2期便停滞在此阶段。为了探索这一发育阶段细胞内的分子调控, 本研究以人Homo sapiens的细胞周期蛋白基因cyclin L1为模板, 成功克隆了家蚕同源基因BmCcnl1（GenBank登录号: FJ889988）。BmCcnl1基因开放阅读框（open reading frame, ORF）全长1 254 bp, 编码417个氨基酸。利用Protean软件分析得出BmCcnl1蛋白预测分子量为49 kDa, 等电点为9.84。利用DNA重组技术构建了BmCcnl1基因的重组表达载体pET-21d-BmCcnl1, 对其进行原核表达, 其表达的蛋白以包涵体形式存在。利用RT-PCR技术分析了BmCcnl1基因在胚胎发育过程中的转录水平, BmCcnl1基因在非滞育性卵的胚胎发育阶段基本保持相对稳定的转录表达, 而滞育性卵从蛾体产下经过72 h后已经检测不到BmCcnl1基因的转录。结果提示, BmCcnl1基因与胚胎期滞育及非滞育性卵的发育调控相关。对该基因的克隆和表达分析为今后研究家蚕胚胎发育及细胞周期调控奠定了基础。     

家蚕组织蛋白酶基因家族的鉴定及表达特征分析

家蚕是鳞翅目完全变态昆虫,在其变态过程中伴随着巨大的形态变化,包括旧组织的解离和新组织的形成,在这过程中有多种组织蛋白酶参与。组织蛋白酶是一类细胞内蛋白酶,广泛存在于各个物种中,包括组织蛋白酶B、H、L等几个亚家族。对家蚕组织蛋白酶的研究将有利于阐明家蚕变态发育的详细过程。通过对家蚕基因组数据库进行筛选,共在家蚕中鉴定到13种组织蛋白酶,并对这13种组织蛋白酶的基本信息和表达模式进行了分析。另外,利用家蚕基因芯片数据和荧光定量PCR分析,鉴定编号为BGIBMGA004622的基因为卵巢特异表达的组织蛋白酶L亚家族基因。该基因全长1 209 bp,编码402个氨基酸。经过序列分析,该酶与其他物种的组织蛋白酶L具有较高的同源性,其活性位点高度保守,且与鳞翅目的组织蛋白酶L在进化上聚为一支。同时,对该基因进行克隆并原核表达,结果显示重组蛋白以包涵体的形式表达。定量PCR结果显示,该酶在蛹发育初期表达量逐渐升高,至蛹3 d达到最高值,推测其可能参与卵巢与卵母细胞的发育过程。     

家蚕para钠通道cDNA片段克隆与序列分析

昆虫神经系统para型钠离子通道是拟除虫菊酯类杀虫剂的主要靶标,已有的研究表明钠离子通道基因发生点突变与昆虫对菊酯类杀虫剂的抗性密切相关。本文通过RT-PCR方法克隆获得了编码家蚕Bombyx mori L.钠离子通道的cDNA片段(GenBank No.EF521818),该片段全长4882bp,部分ORF包含3986bp核苷酸,翻译成1328个氨基酸。蛋白序列分析表明,PCR扩增获得的家蚕钠离子通道cDNA片段所编码的氨基酸与其他昆虫的para型钠离子通道α亚基的氨基酸具有很高的同源相似性,与棉铃虫Heliothis virescens Fabricius、埃及伊蚊Aedes aegypti L.、德国小蠊Blattella germanica L.、果蝇Drosophila melanogaster Meigen和家蝇Musca domestica L.的相似性分别为95%、82%、80%、79%、77%。     

Cloning, expression and characterization of alcohol dehydrogenases in the silkworm Bombyx mori

Alcohol dehydrogenases (ADH) are a class of enzymes that catalyze the reversible oxidation of alcohols to corresponding aldehydes or ketones, by using either nicotinamide adenine dinucleotide (NAD) or nicotinamide adenine dinucleotide phosphate (NADP), as coenzymes. In this study, a short-chain ADH gene was identified in Bombyx mori by 5'-RACE PCR. This is the first time the coding region of BmADH has been cloned, expressed, purified and then characterized. The cDNA fragment encoding the BmADH protein was amplified from a pool of silkworm cDNAs by PCR, and then cloned into E. coli expression vector pET-30a(+). The recombinant His-tagged BmADH protein was expressed in E. coli BL21 (DE3), and then purified by metal chelating affinity chromatography. The soluble recombinant BmADH, produced at low-growth temperature, was instrumental in catalyzing the ethanol-dependent reduction of NAD(+), thereby indicating ethanol as one of the substrates of BmADH.     

Purification and characterization of cocoonase from the silkworm Bombyx mori

Cocoonase (CCN) which facilitates the degradation of a cocoon is recognized as a trypsin-like serine protease. In this study, CCN from the silkworm Bombyx mori was purified and comprehensively characterized. Its activity was maximal at about pH 9.8. It was stable above pH 3.4 at 4?°C and below 50?°C at pH 7.5. CuSO₄, FeSO₄, and ZnSO₄ showed inhibitory effects on CCN, but other salts improved activity. Typical trypsin inhibitors inhibited CCN, but the relative inhibitory activities were much lower than those against bovine trypsin. An extract of cocoon shells inhibited trypsin, but it was only slightly inhibitory against CCN. There were significant differences in catalytic efficiencies and substrate specificities as between CCN and bovine trypsin.     

The genome sequence of silkworm, Bombyx mori.

We performed threefold shotgun sequencing of the silkworm (Bombyx mori) genome to obtain a draft sequence and establish a basic resource for comprehensive genome analysis. By using the newly developed RAMEN assembler, the sequence data derived from whole-genome shotgun (WGS) sequencing were assembled into 49,345 scaffolds that span a total length of 514 Mb including gaps and 387 Mb without gaps. Because the genome size of the silkworm is estimated to be 530 Mb, almost 97% of the genome has been organized in scaffolds, of which 75% has been sequenced. By carrying out a BLAST search for 50 characteristic Bombyx genes and 11,202 non-redundant expressed sequence tags (ESTs) in a Bombyx EST database against the WGS sequence data, we evaluated the validity of the sequence for elucidating the majority of silkworm genes. Analysis of the WGS data revealed that the silkworm genome contains many repetitive sequences with an average length of <500 bp. These repetitive sequences appear to have been derived from truncated transposons, which are interspersed at 2.5- to 3-kb intervals throughout the genome. This pattern suggests that silkworm may have an active mechanism that promotes removal of transposons from the genome. We also found evidence for insertions of mitochondrial DNA fragments at 9 sites. A search for Bombyx orthologs to Drosophila genes controlling sex determination in the WGS data revealed 11 Bombyx genes and suggested that the sex-determining systems differ profoundly between the two species.     

家蚕AFLP连锁框架图谱的构建

利用改进的AFLP分子标记方法,对家蚕Bombyx mori回交一代BC1群体进行连锁图谱的构建。经17组AFLP引物的选择性扩增,共得到430个多态位点,卡方检验后有253个为有效位点。利用Mapmaker/Exp (Version 3.0b)软件作连锁分析,其中163个标记分属28个连锁群,连锁群标记数变化范围是2～28个,平均每个连锁群标记数为5.8个,该图覆盖的基因组长度为2.998.9cM(图距单位),连锁群长度变化范围为4.5～652.8 cM,连锁群的平均长度为107.1 cM,平均图距为4.5～36.7 cM。