吡哆醛激酶基因在家蚕体内的时空表达特征

【目的】了解家蚕Bombyx mori维生素B₆关键代谢酶吡哆醛激酶（pyridoxal kinase, PLK）在家蚕不同组织间的表达差异。【方法】原核表达家蚕重组PLK, 获得目的蛋白制备多克隆抗体, 利用Western blot方法对PLK在家蚕不同发育时期、 5龄第3天幼虫不同组织及5龄不同日龄幼虫表皮、 头部和马氏管中的表达进行分析; 并采用实时荧光定量PCR的方法对PLK基因在家蚕不同组织中的mRNA转录水平进行比较。【结果】PLK在家蚕5龄幼虫的表达水平最高, 在5龄第3天幼虫各组织中的表达由高到低依次为： 精巢、 马氏管、 表皮、 中肠、 头部、 卵巢、 脂肪体、 丝腺; 5龄期不同日龄幼虫表皮组织的表达差异最大, 头部和马氏管中均为前期表达量稍高于后期。在转录水平方面, 精巢的表达量最高, 其次是马氏管和头部。【结论】PLK在家蚕不同发育时期及组织中的差异表达进一步证实PLK在家蚕VB6代谢中的生物学功能的重要性。     

家蚕吡哆醛激酶的融合表达与纯化

【目的】吡哆醛激酶（pyridoxal kinase, PLK, EC 2.7.1.35）是维生素B6的关键代谢酶。本研究原核表达家蚕Bombyx mori重组PLK, 为进一步开展家蚕PLK的催化作用机制和表达调控机制的研究奠定基础。【方法】构建家蚕PLK基因融合表达质粒, 转化大肠杆菌Escherichia coli诱导表达, 经Ni²⁺ 亲和层析纯化后, 对融合蛋白的催化活性进行分析。【结果】纯化后的家蚕重组PLK经SDS-PAGE鉴定为单一条带, 比活力为1 800 U/mg, 纯化倍数为40倍。在底物过量的条件下, 该重组酶的体外最适反应温度是50℃; 最适pH为5.5~6; Zn²⁺ 是酶促反应有效的激活剂。【结论】重组家蚕PLK与来源于家蚕组织的PLK具有相同的催化性质。     

家蚕磷酸吡哆醛激酶cDNA的克隆和酶活表征

吡哆醛激酶 (EC 2.7.1.35) 在 ATP 和 Zn2 的存在下,催化吡哆醛的磷酸化反应生成磷酸吡哆醛 (PLP)。在生物体内许多酶促反应中,PLP 是一种重要的辅酶因子。家蚕和哺乳动物一样,需依赖食物中的维生素 B6前体来合成 PLP。文章描述了利用家蚕基因组数据库序列信息及使用 PCR 方法,克隆出编码家蚕吡哆醛激酶的 cDNA (GenBank 登录号:DQ452397)。克隆到的 cDNA 含有一个 894 bp 的完整可读框,编码一条分子量为 33.1 kDa,含 298 个氨基酸残基的蛋白质。序列比对显示此蛋白质序列与人类吡哆醛激酶蛋白序列具有 48.6%的同一性,包含吡哆醛激酶家族共有的特征保守序列,但其氨基酸残基数比哺乳动物和植物克隆到的吡哆醛激酶残基数均少 10 多个残基。多序列比对结果显示,吡哆醛激酶中几个有关键功能且在哺乳动物和植物中均保守的氨基酸残基在此蛋白中被替换为其他种类氨基酸残基。采用 T7 启动子和 T7 聚合酶表达系统对克隆到的 cDNA 进行了原核表达并对表达粗提产物进行了酶活检测。实验结果显示表达得到的可溶性蛋白产物占其总蛋白量为 10%,细胞粗提物具有活力为 30 nmol/min/mg 的吡哆醛激酶活性,结果证实了克隆到的 cDNA 编码家蚕中的吡哆醛激酶。     

家蚕吡哆醛激酶cDNA的克隆、表达和基因结构分析

吡哆醛激酶（pyridoxal kinase,PLK, EC2.7.1.35）是维生素B₆关键代谢酶,其cDNA的克隆在昆虫类还未见报道。利用生物信息学原理和使用PCR方法,克隆出编码家蚕Bombyx mori吡哆醛激酶的cDNA (GenBank登录号DQ452397),体外原核表达成功,并对表达粗提产物进行了酶活检测。克隆到的cDNA含有一894 bp的完整可读框,编码一条分子量为33.1 kD,含298个氨基酸残基的蛋白质。序列比对显示此蛋白质与人类吡哆醛激酶具有52.84%的同一性,包含吡哆醛激酶家族共有的特征保守序列,但比哺乳动物和植物克隆到的吡哆醛激酶均少10多个氨基酸残基,几个有关键功能且在哺乳动物和植物中均保守的氨基酸残基在此蛋白中被替换。依据家蚕基因组数据库信息和PLK的cDNA,家蚕PLK基因包含5个外显子和4个内含子,跨越10 kb DNA序列,所有外显子/内含子交接点都遵从gt/ag剪接规则,基因的5′端启动子调控区发现有TATA-box和CAAT-box保守基序。     

家蚕吡哆醛激酶基因定点突变及突变体功能

【目的】吡哆醛激酶（pyridoxal kinase,PLK）是维生素B₆关键代谢酶。前期研究克隆出家蚕Bombyx mori吡哆醛激酶cDNA,经序列比对发现几个重要且保守的氨基酸残基在此蛋白中被替换。为明确家蚕吡哆醛激酶分子若干特定位置上氨基酸残基在酶功能上的作用进行本研究。【方法】采用重叠延伸法对家蚕吡哆醛激酶Thr⁴⁷,Asn¹²¹, Ile⁵⁴, Arg⁸⁸和Trp²³⁰氨基酸残基进行定点突变, 构建表达载体pET-22b（+）-PLK并转入大肠杆菌Escherichia coli Rosetta中进行诱导表达,经亲和层析对重组蛋白进行纯化, 通过酶活性检测进行功能鉴定。【结果】家蚕吡哆醛激酶Thr⁴⁷,Ile⁵⁴和Arg⁸⁸氨基酸突变后酶的催化活力分别下降82%, 58%和85%;Asn¹²¹突变对酶的催化活力几乎没有影响;而Trp²³⁰突变导致酶丧失催化活性。【结论】本研究明确了选定氨基酸侧链基团在家蚕吡哆醛激酶催化功能上的意义。     

外源激素处理后家蚕吡哆醛激酶和磷酸吡哆醇氧化酶转录水平的变化

【目的】研究家蚕 Bombyx mori 经蜕皮激素(20-hydroxyecdysone, 20-E)和保幼激素类似物(juvenile hormone analogue, JHA)处理后引起吡哆醛激酶(pyridoxal kinase, PLK)和磷酸吡哆醇氧化酶(pyridoxine-5′-phosphate oxidase, PNPO)的转录水平变化,为进一步研究激素对蚕体营养代谢等工作奠定基础。【方法】以20-E和JHA分别喂食不同发育时期(5龄第1, 3和5天)的家蚕幼虫,以喂食蒸馏水的家蚕为对照,采用实时荧光定量PCR(real-time quantitative PCR)方法在处理后24 和48 h对各组幼虫后部丝腺中PLP合成酶PLK和PNPO的转录水平进行分析。【结果】5龄第1天幼虫经20-E处理24和48 h后,PLK和PNPO的转录水平出现上调且与对照的差异达到极显著 (P＜0.01);5龄第3天幼虫经20-E处理,PLK的转录水平在48 h出现下调且与对照的差异达到显著(P＜0.05),PNPO的转录水平在24 和48 h均出现上调且与对照的差异达到极显著 (P＜0.01);5龄第5天幼虫经20-E处理后PLK和PNPO的转录水平无变化。5龄第1天幼虫经JHA处理后PLK和PNPO的转录水平未受到影响;5龄第3天幼虫经JHA处理后,PLK的转录水平在48 h出现显著下调且与对照的差异达到显著(P＜0.05),PNPO的转录水平在24和48 h后均出现显著下调且与对照的差异达到极显著(P＜0.05);5龄第5天幼虫经JHA处理24和48 h后,PLK和PNPO的转录水平出现下调且与对照的差异达到极显著 (P＜0.01)。【结论】20-E和JHA显著影响家蚕5龄幼虫PLK和PNPO的转录水平,20-E提高5龄前期家蚕PLK和PNPO的转录水平,JHA降低5龄后期它们的转录水平,为深入研究激素对VB₆的调控奠定基础。     

家蚕磷酸吡哆醇氧化酶基因的表达谱分析

【目的】了解家蚕Bombyx mori维生素B6关键代谢酶磷酸吡哆醇氧化酶（pyridoxine- 5′-phosphate oxidase, PNPO）基因在家蚕不同发育阶段及5龄幼虫不同组织中的表达差异。【方法】将家蚕PNPO基因的重组表达质粒pET-22b(+)-PNPO转化入大肠杆菌Escherichia coli Rosetta中诱导表达, 纯化蛋白制备多克隆抗体。分别采用荧光定量PCR和Western blot方法对家蚕PNPO基因进行了转录水平和翻译水平的表达分析。【结果】在家蚕发育水平上, 5龄幼虫的PNPO翻译量为最高。PNPO基因在5龄幼虫各组织中的转录水平由高到低依次为精巢、 头、 中肠、 马氏管、 卵巢、 表皮、 脂肪体、 丝腺; 翻译量也以精巢为最高, 其次是头、 中肠和马氏管。【结论】明确了PNPO在家蚕各发育阶段及5龄幼虫各组织中的表达情况。     

烟夜蛾精氨酸激酶基因的克隆及mRNA表达分析

为了深入了解精氨酸激酶基因的作用和寻求害虫防治新的分子靶标, 本研究采用RT-PCR和RACE技术, 从烟夜蛾Helicoverpa assulta脂肪体中克隆了精氨酸激酶cDNA序列, 命名为HassAK（GenBank登录号: HQ336337）, 并采用荧光定量PCR测定了HassAK基因在不同发育阶段（4龄幼虫第1天到化蛹第1天）、 不同组织（头部、 中肠、 脂肪体、 体壁和腹足）和不同温度条件下的表达情况。测序和序列分析结果表明, HassAK基因阅读框架全长1 068 bp, 编码355个氨基酸残基, 预测蛋白质分子量和等电点分别为40.0 kD和5.76。氨基酸序列分析表明, 该序列具有精氨酸激酶典型的酶活性部位、 酶活性中心位点和能形成离子偶结构的保守区。序列比对结果表明, HassAK与其他昆虫AK的氨基酸序列具有70%以上的一致性。荧光定量分析结果显示, HassAK基因在幼虫头部、 中肠、 脂肪体、 体壁和腹足均可表达, 其中以腹足和中肠内的表达水平较高。时序表达分析表明, 预蛹期HassAK基因的表达量达到高峰。此外, 高温和低温均诱导HassAK基因的表达, 说明该基因可能参与昆虫抵御外界不良环境。     

病毒感染条件下家蚕ORC的表达变化

DNA复制原点识别复合体(origin recognition complex,ORC)识别并结合在DNA复制原点上,募集其他相关的复制因子组成复制前复合体(pre-replication complex,pre-RC)。ORC各个独立的亚基还具有非复制相关的功能。利用荧光定量PCR技术监测感染核型多角体病毒(BmNPV)后,家蚕五龄起蚕脂肪体组织中ORC各个亚基的表达的变化。在感染早期,ORC的拷贝数有所下降,随后表达量增加,并出现两个峰值。病毒感染36 h后,ORC各个亚基的表达量均下降。家蚕感染病毒后,脂肪体组织中ORC的表达趋势与病毒DNA复制的趋势相近,推测BmORC参与了病毒DNA的复制。     

家蚕羧酸酯酶基因BmCarE-9的鉴定与表达分析

羧酸酯酶是一个多功能超家族酶类, 为研究羧酸酯酶基因在家蚕Bombyx mori组织中的功能, 利用5′/3′RACE和RT-PCR方法克隆了一个家蚕羧酸酯酶基因BmCarE-9, 其GenBank登录号为EU523534。该基因含有一个1 680 bp的ORF, 编码559个氨基酸。BmCarE-9预测的分子量64.2 kD, 等电点7.13, 结构分析表明BmCarE-9存在一个类似的催化三联体, 其中两个残基发生改变。利用实时荧光定量PCR方法研究了该基因在家蚕5龄第3天幼虫不同组织以及在5龄期各日龄幼虫丝腺组织中的表达水平。结果表明, 该基因在丝腺中特异性高表达, 且主要在中部和后部丝腺中表达。该基因在5龄期随着丝腺的生长发育表达量逐渐增高, 到末期表达水平逐渐降低。据此推测该基因可能与丝腺的生长发育或丝蛋白的合成相关。     

家蚕丙氨酸转氨酶的纯化与鉴定

应用细胞匀浆,硫酸铵分段盐析,DEAE-纤维素柱层析和羟基磷灰石柱层析等方法,从家蚕后部丝腺中成功地分离制备了高纯度的丙氨酸转氨酶,经聚丙烯酰胺凝胶电泳分析鉴定,本法制备的丙氨酸转氨酶已达到均一的纯度。     

Expression analysis of decapentaplegic gene in the silkworm,Bombyx mori

The decapentaplegic (dpp) gene in Drosophila is involved in multiple developmental processes, and is a highly conserved among various eukaryotic species, including Bombyx mori. Although the gene has well been characterized in Drosophila species the B. mori dpp has not yet been functionally analyzed. In this study, we analyzed the expression pattern of B. mori dpp in 12 different developmental days/stages (7 days for fifth instar larvae, 2 days for spinning stage, 2 days for pupal stages, and 1 day for adults) in both male and female silkworms using quantitative real‐time RT‐PCR (qRT‐PCR). mRNA expression of B. mori dpp was much higher in the female larvae up to the mid‐stage of the fifth instar compared with the corresponding male larvae. Similarly, dpp expression also was much higher in females during the eclosion period than that in the corresponding male pupae. During the embryonic stage, the expression level of the dpp gene was much higher compared to that of adult stage in both male and female silkworms. These results suggest that the B. mori dpp gene plays multiple roles in the developmental of B. mori.