亚洲玉米螟幼虫体内酚氧化酶原激活蛋白酶cDNA片段的克隆与序列分析

为研究亚洲玉米螟Ostrinia furnacalis (Guenée)幼虫体内酚氧化酶原激活蛋白酶（prophenoloxidase activating proteinase, PAP）表达调控的分子机理, 本研究根据不同昆虫酚氧化酶原激活蛋白酶基因序列的保守区域, 设计合成简并引物, 采用RT-PCR技术从亚洲玉米螟5龄幼虫中扩增出PAP的一段cDNA片段, 大小为509 bp, 编码169个氨基酸, 预测分子量为18.7 kD, 理论等电点(pI值)为5.1。该基因序列中含有丝氨酸蛋白酶样结构域中保守的催化三联体, 不含发夹结构域。BlastP分析结果表明: 该片段的氨基酸序列与烟草天蛾Manduca sexta PAP-3和冈比亚按蚊Anopheles gambiae发夹型蛋白B1的氨基酸序列一致性最高, 为47%; 与烟草天蛾PAP-2、家蚕Bombyx mori PPAE、 斜纹夜蛾Spodoptera litura PPAE-3、 蓖麻蚕Samia cynthia ricini PAP和黑腹果蝇Drosophila melanogaster丝氨酸蛋白酶7的氨基酸序列的一致性分别为45%, 45%, 44%, 43%和41%。构建系统发育树, 对其进化关系进行了初步分析, 结果显示: 亚洲玉米螟PAP与烟草天蛾PAP-3和斜纹夜蛾PPAE-3的亲缘关系较近, 与黑腹果蝇丝氨酸蛋白酶7和冈比亚按蚊发夹型蛋白B1的亲缘关系较远。这些结果说明克隆得到的cDNA片段为亚洲玉米螟幼虫PAP基因靠近羧基端的部分序列。     

亚洲玉米螟中stuxnet基因的时空表达与功能分析

[目的]本研究旨在鉴定亚洲玉米螟Ostrinia furnacalis中stuxnet (stx)同源基因Ofstuxnet(Ofstx),进一步明确ofstx基因的功能,探索基于表观遗传调控的害虫防治新策略.[方法]基于反转录技术获取亚洲玉米螟ofstx基因的全长cDNA序列,进行cDNA全长测序,分析其生物学信息;分别提取亚洲玉米螟不同发育阶段(3-5龄期幼虫)及不同组织(头、中肠、脂肪体)中RNA,并通过RT-qPCR技术检测ofstx基因在亚洲玉米螟不同发育阶段及不同组织中的相对表达量.[结果]亚洲玉米螟ofstx基因全长2112 bp,编码蛋白质含703个氨基酸,预测分子量76.98 ku,等电点8.30.比对其它物种Stx同源蛋白氨基酸序列发现其都含有UBL保守结构域.系统发育树分析发现与草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda所属的夜蛾科同源性较高.qPCR结果显示ofStx在脑内相对表达量最高,在3-5龄幼虫中,4龄幼虫体内总体表达量最高.[结论]ofstx基因主要在亚洲玉米螟脑内表达,幼虫阶段的第4龄期相较第3、第5龄期相对表达高,可能参与调控昆虫生长发育,具体功能有待进一步研究.     

亚洲玉米螟神经肽羽化激素基因cDNA的克隆及组织表达

羽化激素对调节昆虫的蜕皮和发育起关键作用。亚洲玉米螟Ostrinia furnacalis是亚洲农业重要害虫之一,本实验研究了亚洲玉米螟羽化激素基因cDNA的分子结构和表达模式。利用兼并性引物RT-PCR技术,克隆了亚洲玉米螟羽化激素基因cDNA的中间片段,然后再用RACE方法,获得羽化激素基因的 cDNA全长序列。结果表明： 亚洲玉米螟羽化激素基因cDNA全长986 bp（GenBank登录号： DQ668369）,开放阅读框为267 bp,编码88个氨基酸的前体蛋白,其中包括前26个氨基酸组成的信号肽和62个氨基酸的成熟肽。亚洲玉米螟羽化激素基因与烟草天蛾、棉铃虫和家蚕已报道同源基因的同源性较高,分别为79.5%、77.3%和67.0%,与黑腹果蝇同源基因的同源性最低,仅45.5%。亚洲玉米螟羽化激素基因mRNA只在脑中表达,在咽下神经节、胸神经节、腹神经节等神经组织中检测不到,在非神经组织如中肠、脂肪体和表皮中也不表达。     

玉米螟P450基因cDNA的克隆及植物次生物质对其诱导表达

昆虫细胞色素P450是一类在生物代谢中起重要作用的基因家族,承担着许多重要的生 理功能,包括对植物次生物质代谢和杀虫剂解毒等.本研究以玉米螟5龄幼虫中肠的总RNA为 模板,根据不同昆虫P450基因家族保守氨基酸序列,设计并合成简并引物,利用RT-PCR扩 增出了玉米螟细胞色素P450基因cDNA片段,将其克隆到pMD19 T载体进行序列测定.测序获得了编码213个氨基酸残基的641 bp的DNA片段,命名为OfP450(GenBank登录号：EU807990) ;与已公布的棉铃虫、家蚕、欧洲防风草结网毛虫、小菜蛾和黑腹果蝇等的细胞色素P450氨基酸序列进行比较,其一致性分别为55％、50％、49％、44％和31％.将植物次生物质棉酚、丁布添加入人工饲料中,对玉米螟进行了饲喂实验,采用优化半定量RT-PCR,以18S rRNA为内标,RT-PCR检测进食棉酚、丁布植物化合物的玉米螟中肠P450基因的转录. 结果表明,其转录水平能被棉酚、丁布显著诱导. 提示本实验克隆的玉米螟细胞色素P450对植物次生物质的代谢作用与P450表达量呈正相关.该研究为下一步将植物介导的RNA干扰技术应用于害虫生物防治提供坚实的基础.     

小菜蛾鞣化激素基因克隆及其功能分析

鞣化激素是调节昆虫表皮骨化和翅膀发育的一种神经激素, 尽管已经在许多不同种昆虫上克隆了鞣化激素基因, 但是关于小菜蛾 Plutella xylostella鞣化激素及其基因的研究至今未见报道。本研究克隆了两个小菜蛾鞣化激素基因Pxbursα和Pxbursβ （GenBank 登录号分别为KF498645和KF498646）全长cDNA, 其序列长度分别为537 bp和360 bp, 与已报道的其他昆虫的鞣化激素氨基酸序列一致性分别为51%~68% 和37%~57%。实时定量PCR分析发现Pxbursα和Pxbursβ均在蛹期表达量高, 而在幼虫期和成虫期的表达量低。以Pxbursα部分序列的双链RNA（dsRNA）饲喂小菜蛾4龄末期幼虫, 发现蛹期Pxbursα的表达受到了显著抑制, 小菜蛾的发育停滞在蛹期而无法正常羽化, 并最终死亡。由此推测, 小菜蛾鞣化激素基因在蛹期的大量表达对其生长发育和羽化具有重要的作用。     

小菜蛾几丁质酶基因的克隆及表达分析

昆虫几丁质酶参与昆虫蜕皮、消化、防御及免疫等多种生理过程,在昆虫的变态和发育中发挥着重要作用。本研究采用反转录聚合酶链式反应(RT-PCR)和快速扩增cDNA末端(RACE)技术克隆获得小菜蛾Plutella xylostella几丁质酶基因,命名为PxyChi。该基因开放阅读框长1677 bp,编码558个氨基酸,推测的蛋白分子量为62.03 kDa。氨基酸序列分析表明,小菜蛾几丁质酶第1-19位氨基酸为蛋白的信号肽,且该序列具有典型昆虫几丁质酶的4个保守氨基酸序列。蛋白结构域分析表明,PxyChi属于几丁质酶Group II家族。进化树分析表明:PxyChi与同属鳞翅目二化螟Chilo suppressalis的几丁质酶亲缘关系最近,为75.5%。不同发育时期的荧光定量PCR分析表明,PxyChi在小菜蛾各个发育时期的表达量不同,其中PxyChi在2、3、4龄幼虫、蛹和成虫中的表达量分别是1龄幼虫的28.22、0.76、0.50、84.83和286倍,PxyChi在成虫的表达量最高。暗示PxyChi蛋白可能参与小菜蛾蛹期旧表皮降解和成虫翅的发育等生理过程。本研究可为探索几丁质酶在小菜蛾发育中的功能提供理论依据。     

小菜蛾中肠Polycalin蛋白的基因克隆、表达及与Cry1Ac毒素的结合特性分析

【目的】Polycalin蛋白是一种新发现的Bt毒素受体,可能与昆虫对Bt的抗性有关。本研究旨在明确小菜蛾Plutella xylostella Polycalin蛋白与Bt Cry1Ac毒素的关系。【方法】本研究通过PCR结合RACE技术从小菜蛾3龄幼虫中肠克隆获得Polycalin蛋白基因的全长cDNA序列,采用实时定量PCR技术研究Polycalin蛋白在小菜蛾不同发育阶段、4龄幼虫不同组织及用不同浓度Cry1Ac毒素饲喂3龄幼虫后的表达量。提取小菜蛾幼虫中肠的刷状缘膜囊泡(BBMV),运用合成多肽的方法制备Polycalin蛋白抗体,利用Western blot和Ligand blot技术对小菜蛾Polycalin蛋白进行鉴定,分析其与Cry1Ac毒素的结合特性。【结果】克隆得到的小菜蛾Polycalin蛋白基因的cDNA序列全长为9 102 bp(GenBank登录号:MF138149),其中,开放阅读框为8 778 bp,编码2 925个氨基酸;预测蛋白质分子量为326.38 kD,等电点为4.39;在推导的氨基酸序列中,前20个氨基酸为N-末端信号肽序列,含有14个N-糖基化位点,67个O-糖基化位点,6个脂质运载蛋白特征序列,6个脂质运载蛋白位点和13个类脂质运载蛋白结构域,并且在第20和21位(TSG-QVV)氨基酸之间存在一个裂解位点,在C-末端存在2个GPI结合位点,具有Bt毒素受体的特征。该蛋白在幼虫期的表达量较高,尤其在3龄幼虫体内表达量最高,在蛹和成虫中的表达量最低;在4龄幼虫的头、胸、腹中均有表达,在幼虫腹部中的表达量最高;3龄幼虫取食不同浓度的Cry1Ac毒素后,Polycalin蛋白的表达量下降,且Cry1Ac毒素浓度越高,下降越明显。通过Western blot检测到小菜蛾中肠刷状缘膜囊泡(BBMV)上存在大约300 kD的Polycalin蛋白条带;Ligand blot实验证明了小菜蛾Polycalin蛋白能与Cry1Ac毒素结合。【结论】本研究首次初步明确了小菜蛾Polycalin蛋白具有与Bt毒素结合的特性,为研究Bt对昆虫的作用机理和利用Bt防治害虫提供一定的理论基础和参考价值。     

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。     

Bmttv在家蚕翅发育过程中的功能分析

【目的】探析家蚕Bombyx mori糖基转移酶基因Bmttv在家蚕翅发育过程中的功能。【方法】通过RACE克隆家蚕Bmttv的CDS全长序列并进行生物信息学分析；使用qRT-PCR检测Bmttv在家蚕不同发育阶段(5龄幼虫、游走期幼虫、预蛹、蛹和成虫)和5龄幼虫不同组织(表皮、翅原基、精巢、马氏管、气管、丝腺、头、血淋巴、脂肪体和中肠)中的表达量；构建过表达载体，瞬时转染BmE细胞，通过免疫荧光对BmTTV进行亚细胞定位，利用qRT-PCR检测家蚕翅发育关键基因BmHippo,Bmwg,BmDpp,Bmsotv和BmHh的表达量。【结果】成功克隆到家蚕Bmttv的CDS全长序列，长2 228 bp; BmTTV蛋白具有两个特殊结构域，均与硫酸肝素聚糖(heparan sulfate proteoglycans, HSPGs)的合成相关，与黑腹果蝇Drosophila melanogaster和智人Homo sapiens TTV的氨基酸序列一致性达45%左右，与鳞翅目昆虫TTV的亲缘关系更近。Bmttv主要在家蚕蛹期开始高量表达，在5龄幼虫中肠、精巢和翅原基中高量表达。BmTTV主要...     

大螟中肠氨肽酶N基因的克隆及表达谱分析

昆虫中肠氨肽酶N是Bt毒素的重要受体之一, 与Bt毒素的杀虫机制及昆虫Bt抗性的产生密切相关。本研究通过简并引物PCR结合RACE技术克隆并获得大螟 Sesamia inferens Bt受体蛋白--氨肽酶N （aminopeptidase N, APN）基因的cDNA序列全长, 经NCBI同源比对分析, 认为该基因为APN3基因, 并将其命名为SiAPN3（GenBank登录号为HQ636624）。序列分析表明, 该基因的cDNA序列全长为3 411 bp, 开放阅读框为3 018 bp, 编码1 006个氨基酸; 预测蛋白质分子量为114 kD, 等电点为4.95; 其推导的氨基酸序列中具有鳞翅目昆虫氨肽酶N典型的结构特征, 即含有1个N-和12个O-连接的糖基化位点, N-末端具有18个氨基酸的剪切信号肽, 谷氨酸锌化氨肽酶保守结构GAMEN, 锌结合位点HEXXHX18E, C-末端具有22个氨基酸的糖基磷脂酰肌醇(GPI)锚信号肽。采用实时定量PCR研究了SiAPN3在大螟4龄幼虫肠道不同部位和幼虫不同龄期的转录表达谱。结果表明, 该基因在幼虫中肠中的表达量最高, 其次为后肠, 前肠中表达量最低, 且中肠和后肠中的表达量显著高于前肠（P＜0.05）; SiAPN3在3龄幼虫中的表达量最高, 1龄幼虫中最低, 虽然3、 4日龄之间的表达量没有显著差异, 但二者均显著高于其他日龄, 1, 2和5日龄之间不存在显著差异（P>0.05）。该研究为阐明APN基因的功能及大螟对Bt抗性产生的分子机制奠定了基础。     

家蚕Wnt信号通路下游关键基因Pangolin转录剪接体X3的克隆和分析

【目的】克隆家蚕Bombyx mori Wnt信号通路下游关键基因Pangolin isoforms A/H/I/S转录剪接体X3 (Pangolin X3),分析其序列和表达特征。【方法】从NCBI数据库检索家蚕Pangolin X3,根据其编码序列(coding sequence, CDS)设计引物,利用PCR从家蚕幼虫中肠和血淋巴中进行克隆并测序验证。利用SilkDB 3.0, SMART,多序列比对和系统发育树分析Pangolin X3的序列特征。利用qRT-PCR分析Pangolin X3在家蚕5龄第3天幼虫不同组织(头、血淋巴、体壁、性腺、中肠、前部丝腺、中部丝腺、后部丝腺、脂肪体和马氏管)中的相对表达水平。【结果】从家蚕幼虫中肠和血淋巴克隆了Pangolin X3(GenBank登录号：XM＿038020921)的CDS,其开放阅读框长1 560 bp,编码519个氨基酸残基,预测分子量为55.86 kD,预测等电点为7.53。Pangolin X3蛋白含有保守的β-catenin结合位点和HMG结构域,其氨基酸序列在不同的昆虫中比较保守,特别是与DNA结合的HMG结构域...     

家蚕BmlncR2036调控P25基因启动子活性及参与中肠发育调控

[目的]长链非编码RNA (long non-coding RNA,lncRNA)对家蚕Bombyx mori发育具有重要调控作用.我们在前期研究中发现一个位于家蚕丝素蛋白基因P25附近的lncRNA BmlncR2036.本研究旨在进一步探索BmlncR2036调控家蚕P25基因表达的分子机制.[方法]qPCR检测B...     

一种酚氧化酶原组织定位的胶体金标记免疫电镜方法

以亚洲玉米螟Ostrinia furnacalis Guenée5龄幼虫的中肠和体壁组织为材料,采用Epon812常规包埋方法,以作者实验室制备的酚氧化酶原多克隆抗体为一抗、胶体金标记的羊抗鼠IgG为二抗,采用醋酸双氧铀-柠檬酸铅双染色体系,建立一种胶体金标记的特异性强且超微结构保存较好的亚洲玉米螟幼虫体内中酚氧化酶原免疫电镜定位方法。     

Cloning and structural characterization of juvenile hormone diol kinase in Spodoptera litura

Juvenile hormone (JH) is one of the key insect hormones that regulate metamorphosis. Juvenile hormone diol kinase (JHDK) is an enzyme involved in JH metabolism and catalyzes JH diol to form a polar end product, JH diol phosphate that has no JH activity. In this study, a JHDK complementary DNA (cDNA) was cloned from Spodoptera litura and the structure and expression of the gene was characterized. The cDNA was 714 base pairs in length and encoded a protein of 183 amino acids with a molecular mass of 21 kDa and an isoelectric point of 4.55. Based on the structure, three putative calcium binding motifs and guanosine triphosphate‐binding motifs were predicted in the protein. Modeling of the 3‐D structure showed that the protein consisted of eight α‐helixes linked with loops, with no β‐sheets. The gene was expressed in the epidermis, fat body and midgut of fifth and sixth instar larvae. The expression level in the epidermis was lower than in the fat body and midgut. The gene was expressed at higher levels at the early stages than in the later stages of fifth and sixth instar midgut and fat body. The results suggest that this gene may be involved in the regulation of the JH titer in larvae of S. litura.     

小菜蛾热休克蛋白基因的鉴定及其表达模式分析

热休克蛋白(heat shock protein, HSP)在昆虫应对外界胁迫刺激时起着重要作用。为了系统研究小菜蛾Plutella xylostella HSP基因家族, 根据家蚕的HSP蛋白序列, 采用本地Blast程序对小菜蛾全基因组数据库进行同源序列检索, 从小菜蛾基因组数据库中鉴定了25个HSP基因, 包括2个HSP90、 8个HSP70和15个sHSP（small heat shock protein, sHSP）基因。小菜蛾、 家蚕Bombyx mori、 黑腹果蝇Drosophila melanogaster和赤拟谷盗Tribolium castaneum的HSP系统进化分析显示, 昆虫的小分子量热休克蛋白sHSP具有很强的种属特异性, HSP70家族的保守性比sHSP强。小菜蛾HSP基因表达模式分析显示, 与敏感品系对比, 抗性品系（抗毒死蜱和抗氟虫氰品系）中HSP基因具有不同的表达模式。小菜蛾1, 2和3龄幼虫HSP基因表达模式较为接近, 而与4龄幼虫中的表达模式相差较大; 4龄幼虫和蛹中的表达模式相近; 雌成虫和雄成虫中的表达模式显著不同, 与果蝇精子形成有关的两个热休克蛋白HSP23和HSP27基因［分别为CCG003980.1 (Px23.5)和CCG005412.2 (Px27.5)］, 在小菜蛾雄成虫中的表达量显著高于雌成虫。研究结果表明小菜蛾HSP基因不仅在杀虫剂抗性、 发育分化, 甚至在生殖上均可能起着重要的作用。本研究为深入研究小菜蛾HSP与生长发育、 抗逆行为的相互关系奠定了基础。     

甜菜夜蛾肽聚糖识别蛋白基因SePGRP-SA的克隆及功能鉴定

【目的】本研究旨在阐明甜菜夜蛾Spodoptera exigua幼虫体内肽聚糖识别蛋白(peptidoglycan recognition protein, PGRP)在响应苏云金芽胞杆菌Bacillus thuringiensis(Bt)感染过程中的功能。【方法】利用PCR方法扩增甜菜夜蛾幼虫肽聚糖识别蛋白基因SePGRP-SA全长cDNA;采用qRT-PCR分析SePGRP-SA在甜菜夜蛾不同发育阶段(卵、1-5龄幼虫、预蛹和蛹)及4龄幼虫不同组织(中肠、马氏管、围食膜、脂肪体、血淋巴和表皮)中的表达。通过RNAi技术沉默SePGRP-SA基因72 h后,qRT-PCR检测SePGRP-SA沉默效率及甜菜夜蛾4龄幼虫中肠抗菌肽相关基因(Ceropin, Attacin和Defensin)和细菌载量的变化。RNAi沉默SePGRP-SA 24 h后,以苏云金芽胞杆菌菌株Bt-GS57饲喂甜菜夜蛾4龄幼虫0, 24, 48, 72, 96和120 h,计算幼虫校正死亡率;饲喂甜菜夜蛾4龄幼虫Bt-GS57后0, 24, 48和72 h,利用qRT-PCR检测中肠SePGRP-SA, Ceropin, Attacin和Defensin的相对表达量。【结果】克隆获得甜菜夜蛾SePGRP-SA全长DNA(GenBank登录号：MW265930),开放阅读框长576 bp,编码191个氨基酸,其编码蛋白的预测分子量为21.59 kD。序列分析结果表明,SePGRP-SA具有典型的PGRP和Ami2保守结构域,信号肽为19个氨基酸,为分泌型蛋白;系统进化分析发现,SePGRP-SA与斜纹夜蛾Spodoptera litura的SlPGRP亲缘关系最近,氨基酸序列一致性达91.1%。发育表达谱结果表明SePGRP-SA在甜菜夜蛾4和5龄幼虫、预蛹和蛹中高表达;组织表达谱结果表明,SePGRP-SA在4龄幼虫各组织中均表达,其中以血淋巴中表达量最高。与注射dsEGFP(对照)相比,注射dsSePGRP-SA的甜菜夜蛾4龄幼虫在72 h时中肠SePGRP-SA基因表达量下调了95.26%,Cecropin, Attacin和Defensin表达量显著下调,中肠细菌载量显著升高。注射dsEGFP和dsSePGRP-SA的甜菜夜蛾4龄幼虫饲喂Bt-GS57,72 h时幼虫校正死亡率分别为50.00%和73.33%,表明幼虫对Bt-GS57的敏感性明显增加。甜菜夜蛾4龄幼虫取食Bt-GS57后,中肠SePGRP-SA, Cecropin, Attacin和Defensin表达量在48 h均显著增加,72 h时降低。【结论】Bt侵染能够引起甜菜夜蛾SePGRP SA基因激活抗菌肽相关基因Cecropin, Attacin和Defensin的表达。     

饥饿胁迫下家蚕5龄起蚕中的蛋白表达谱及 BmLp-c 6的转录分析

【目的】分析家蚕Bombyx mori受饥饿胁迫后的蛋白质谱变化,探索其耐受饥饿的机理。【方法】以家蚕品种932为实验材料,利用双向电泳和质谱技术检测5龄起蚕经过24 h饥饿胁迫的蛋白质谱差异变化,利用荧光定量PCR技术分析BmLp-c 6的转录表达。【结果】经比对饥饿蚕和正常取食蚕的血淋巴蛋白谱,饥饿蚕有62个特异蛋白点。蛋白点的等电点在4.22~6.98之间,分子量分布在20.81～144.69 kDa间。选取只在饥饿时出现的特异蛋白点No. 7111进行质谱鉴定,根据其氨基酸序列进行引物设计,获得了目的基因BmLp-c 6,经与载体pET-21d(+)连接重组后,成功获得诱导表达。经实时荧光定量PCR分析,当5龄起蚕受到饥饿胁迫影响时,BmLp-c 6基因在血淋巴中大量转录表达,但在中肠中的转录表达水平却极低。【结论】家蚕5龄起蚕在饥饿胁迫下,血淋巴中的蛋白质谱发生变化,BmLp-c 6会大量转录表达。     

家蚕丝氨酸蛋白酶抑制剂Bmserpin2对酚氧化酶原激活和抗菌肽基因表达的抑制作用

【目的】丝氨酸蛋白酶抑制剂家族蛋白是昆虫中调控自身免疫反应的重要蛋白酶抑制剂,本研究旨在研究家蚕Bombyx mori丝氨酸蛋白酶抑制剂2(Bmserpin2)在家蚕2个重要的自身免疫通路即酚氧化酶原(prophenol oxidase, PPO)激活通路和革兰氏阳性菌诱导抗菌肽的TOLL通路中的调控作用。【方法】PCR扩增家蚕Bmserpin2基因片段后原核表达并通过镍柱纯化。利用纯化后的重组Bmserpin2蛋白分别与胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶、弹性蛋白酶和蛋白酶K反应,检测Bmserpin2对上述蛋白酶活性的影响。通过RT-qPCR检测Bmserpin2在家蚕5龄第3天幼虫头、中肠、脂肪体、血淋巴、丝腺和表皮组织中表达的模式。往家蚕5龄第3天幼虫注射Bmserpin2重组蛋白,检测Bmserpin2对其血淋巴中PPO活性的影响。通过滕黄微球菌Micrococcus luteus诱导家蚕5龄第3天幼虫产生抗菌肽并注射Bmserpin2重组蛋白后,RT-qPCR检测其血淋巴中抗菌肽基因gloverin2和moricin表达量。【结果】成功构建重组质粒并表达纯化目的蛋白Bmserpin2。通过与不同蛋白酶反应得出Bmserpin2可极显著抑制消化酶胰蛋白酶和弹性蛋白酶活性,对胰凝乳蛋白酶和蛋白酶K活性影响不显著,提示Bmserpin2对不同蛋白酶具有生物学活性和催化特异性。基因表达模式显示Bmserpin2在家蚕5龄幼虫血淋巴和脂肪体中表达量最高。家蚕5龄幼虫注射重组Bmserpin2蛋白后发现目的蛋白能有效抑制血淋巴中PPO活性。利用滕黄微球菌诱导家蚕5龄幼虫产生抗菌肽后,滕黄微球菌和Bmserpin2混合注射组中血淋巴中抗菌肽基因gloverin2和moricin的转录表达与只注射滕黄微球菌的比较被显著下调。【结论】Bmserpin2可能参与家蚕酚氧化酶原激活和TOLL途径的胞外级联反应的免疫通路。