唐鱼细胞色素P450 1A基因cDNA克隆及分析

鱼类细胞色素P450 1A(CYP1A)基因作为一种有效的生物标志物已被广泛应用于环境污染物的评价,唐鱼在水环境污染监测中有较好的应用优势,为建立唐鱼在水环境的检测的有效生物标志物方法,本研究对其CYP1A基因进行克隆。利用RT-PCR法扩增出一条651bp的唐鱼CYP1A基因cDNA片段,该片段与其他物种的CYP1A基因具有很高的相似性。在此基础上进行5'端扩增和3'RACE获得了唐鱼CYP1A基因的全长cDNA序列,其长度为2177bp,其中编码区长1566bp,编码521个氨基酸残基组成的蛋白质,推测该蛋白质分子量大小为58.5kDa,理论等电点为5.65。所得序列具有CYP1A分子的主要特征和功能域,包括亚铁血红素结合区、酶功能所需的精氨酸密码子和终止密码子。推导出的氨基酸序列与斑马鱼、底鳉、虹鳟、大西洋鳕、人、鼠等脊椎动物同源性分别为87.7%、70.1%、76.2%、62.2%、54.5%、55.7%。     

西兰花CYP83A1基因的克隆及序列分析

为深入研究西兰花4-甲基亚磺酰丁基芥子油苷的合成代谢途径,对关键合成酶基因CYP83A1进行了克隆与生物信息学分析。根据前期西兰花转录组测序工作中获得的序列数据,同时参照Gen Bank数据库中拟南芥、小白菜和油菜等7种植物的CYP83A1基因CDS序列与西兰花进行比对,确定西兰花CYP83A1基因(Bo CYP83A1)的CDS序列。采用RT-PCR技术对其进行了克隆,获得Bo CYP83A1基因的CDS区序列,其全长为1 509 bp,编码502个氨基酸。预测该蛋白质的分子量为57.47 k D,理论等电点为7.1,包含2个跨膜结构域,且整个序列中不含信号肽,具有一个典型的P450结构域。氨基酸同源性分析表明,西兰花与油菜、大白菜的CYP83A1的相似性较高,均为98%。首次获得Bo CYP83A1的CDS序列,其登录号为KM111290。     

家蚕BmST2基因的克隆与转录活性检测

通过生物信息学分析和生物学试验获得了家蚕糖转运蛋白基因BmST2(GenBank登录号:GQ871755),基因位于家蚕27号染色体,开放阅读框(ORF)长1398 bp,编码465个氨基酸,预测蛋白序列有典型的Sugar_tr结构域和11个疏水的跨膜结构域,与家蚕BmST1蛋白相似性和一致性分别达79%和64%,与登录号为EAT47626、EDS35465、EAA11457和EFA05337的同源蛋白相似性在50%以上。RT-PCR检测基因在5龄第3天家蚕幼虫的9种组织中转录活性,结果显示,BmST2基因除在脂肪体没有表达外,其他组织均有表达。最后成功构建了基因的酵母穿梭表达质粒pG-BKT7-BmST2。     

家蚕细胞色素P450基因CYP6AE21的克隆、表达分析及亚细胞定位

信号失活是嗅觉动态过程的一个重要步骤, 这一过程涉及多样的气味降解酶类。本研究利用RT-PCR方法从家蚕Bombyx mori雄蛾的触角中克隆了一个细胞色素P450基因CYP6AE21。该基因含有一个1 572 bp的开放阅读框（open reading frame, ORF）, 编码523个氨基酸, 预测分子量为60.5 kD, 等电点为8.4, 含有细胞色素P450的特征序列血红素结合位点区域。CYP6AE21和CYP6AE2基因一样在相同位置含有1个内含子序列, 且相应的2个外显子大小相同。两者的核苷酸序列相似性达到94.5%, 且在基因组上以头尾相连的方式成簇排列, 中间由约7.6 kb核苷酸序列隔开。CYP6AE21在幼虫的头部和脂肪体, 以及雄蛾和雌蛾的触角中表达量较高; 在幼虫的其他组织和蛾的多个组织中也有一定的表达。P450酶系的重要组分之一--NADPH细胞色素P450还原酶（cytochrome P450 reductase, CPR）基因也在雌蛾和雄蛾触角中高水平表达, 而在其他组织中表达量相对较低。亚细胞定位分析表明CYP6AE21表达产物定位于细胞质中。推测CYP6AE21和CYP6AE2是由其中一个基因加倍复制形成的; 此P450的功能之一可能是参与内化进细胞的气味分子的降解清除。     

家蚕多聚泛素基因的电子克隆、序列分析及表达谱预测

具选择性蛋白质降解功能的泛素在昆虫生长发育过程中起着重要的调控作用。本研究采用电子克隆的方法钓取家蚕基因组中多聚泛素基因序列,命名为Bm-polyUB(GenBank登录号:AADK01019318),并进行序列分析和电子表达谱预测。序列分析表明,该编码区长3426bp,编码1141个氨基酸残基的15聚体,预测分子量和等电点分别为127.97kD和7.33,二级结构中α-螺旋、延伸带、β-转角和无规则卷曲各占17.09%、32.78%、14.37%和35.76%,亚细胞定位于细胞质、细胞核和线粒体各占43.5%、34.8%和21.7%,无前导肽、信号肽和跨膜区;多重序列比对显示,15个泛素单体基因序列间同源性和遗传距离分别介于89.0%～100.0%和0.000～0.120,其中Bm-UB3与Bm-UB10、Bm-UB5与Bm-UB7及Bm-UB10与Bm-UB14的序列相同;遗传多样性分析可见,共检出33个多态性位点,共生成12个单倍型,单倍型多样性(Hd=0.962)、平均核苷酸差异数(K=7.495)、核苷酸多样性(Pi=0.03287)、密码子有效值(ENC=41.62361)、偏爱指标(CBI=0.4960)和χ2检验计算(χ2=0.713)显示泛素单体间遗传多样性较丰富且呈现较强的密码子偏爱性;电子表达谱预测结果表明Bm-polyUB基因在家蚕中高表达的组织和发育阶段所占比例显著高于低表达。本文的研究结果可为进一步开展该基因进化机制、表达特性和生理功能等方面的实验研究提供基础资料。     

一个新的家蚕转录相关锌带蛋白基因的克隆及序列分析

锌带蛋白(zinc ribbon protein )是锌指类蛋白的一种,它的Cys4 Zn(2+)结合位点由3个β₂片层折叠而成,而不是α螺旋结构。锌带结构与锌指结构同为转录因子结合核酸的结构域,锌带蛋白作为转录相关因子在调节基因表达活性等方面具有重要作用。在对家蚕 Bombyx mori蛹cDNA文库测序中,发现一个新的编码家蚕锌带蛋白基因的EST序列（GenBank 登录号DY230964）,以此序列为信息探针检索家蚕EST数据库,通过同源筛选,获得一个新的家蚕锌带蛋白基因cDNA全序列并经RT-PCR检测和克隆、测序验证,结果表明与电子克隆序列完全一致。我们将其命名为 BmZNRD1 (Zinc Ribbon Domain Containing 1)（GenBank登录号DQ432055）。该基因全长为675 bp,由363 bp的开放阅读框序列(ORF)、10 bp的5′端非翻译区序列(5′UTR)和302 bp 的3′端非编码区序列(3′ UTR)组成,其编码的120个氨基酸序列与其他真核生物间具有较高的同源性（达60%左右）,预测分子量为13.54 kD, 等电点为6.8。BmZNRD1编码的氨基酸序列是一种锌带蛋白,推测有2个功能结构域,分别是位于N-端的Cx₂Cx₁₄Cx₂C和C-端的Cx₂Cx₂₄Cx₂C,其中C-端保守氨基酸序列Cx₂Cx₆Yx₃QxRSADEx₂TxFx₂Cx₂C在生物进化中保守性很高,从酵母、果蝇、线虫到两栖类、哺乳类都有发现该结构域的存在,与酵母RNA聚合酶A亚单位9和转录相关蛋白有很高的相似性,推测其具有相同的功能。将BmZNRD1基因cDNA序列与家蚕基因组序列进行比对,结果表明该基因具有3个外显子,2个内含子,外显子/内含子边界符合经典的GT-AG规则。 关键词： 家蚕; 锌带蛋白基因; 电子克隆; 基因克隆; 序列分析     

细胞色素P450 1A1基因多态性与我国某些肿瘤遗传易感性

近年来有关细胞色素P450基因多态性与肿瘤遗传易感性的研究正日益吸引越来越多的关注,本文对我国近年来有关细胞色素P450 1A1(CYP1Al)基因多态性与几种肿瘤遗传易感性的研究进行探讨,推测我国几种高发病率肿瘤的发生与我国CYP1A1基因多态分布状况有关,以此为进一步研究CYP1A1与肿瘤的关系作参考。     

棉铃虫细胞色素P450 CYP9A12基因5'-上游区的克隆及序列分析

细胞色素P450基因CYP9A12的过量表达已被证实与棉铃虫Heliocverpa armigera 对拟除虫菊酯的抗性相关.为探明棉铃虫CYP9A12基因的表达调控机理,根据棉铃虫CYP9A12基因cDNA全长的5'-末端核苷酸序列,采用基因组步移方法,获得CYP9A12的5'-上游区序列(总长为3 575 bp).与cDNA序列进行比对,表明在起始密码子上游3 bp处有一长为2 124 bp的内含子.利用NNPP分析软件预测出转录起始位点,与根据CYP9A12全长cDNA序列推测的结果是一致的.TFSEARCH 1.3软件分析转录因子结合位点的结果显示,该序列不仅包含启动子的核心结构序列--TATA-box和CAAT-box,亦包含多个转录因子结合位点,如GATA-1,CdxA,Dfd等.本研究结果为深入研究棉铃虫CYP9A12的表达调控机制及其参与杀虫剂抗性的分子机理奠定了一定基础.     

小菜蛾细胞色素P450基因的克隆及生物信息学分析

利用RT—PCR技术,从小菜蛾体内克隆了细胞色素P450基因CYP6序列,GenBank登录号为AY971374。生物信息学技术分析表明,该序列由1661bp组成,熔点102℃,退火温度87℃,单链分子质量539．83kDa,双链分子质量1079．65kDa,可以翻译514个氨基酸,组成的蛋白质分子式C2682H4154N702O747S30,分子量是59146．5,总原子数8315,等电点pl为8．63,高级结构与Cytochrome P450 Bm-3基因有较高的相似性。     

家蚕细胞色素P450基因Bmcyp6u1的克隆、序列分析与表达谱

细胞色素P450第6亚家族基因为昆虫所特有,与抗性相关。为了检测家蚕Bombyx mori cyp6u1基因是否与耐氟性相关,首先克隆了cyp6u1基因。采用生物信息学方法获得与黑腹果蝇Drosophila melanogaster cyp6u1基因同源的家蚕B. mori cyp6u1基因序列, 预测该序列的开放阅读框（ORF）为1 476 bp, 编码491个氨基酸, 推定的蛋白质分子质量为56.15 kD, 等电点为9.23。以家蚕5龄第3天幼虫精巢cDNA为模板, 设计特异引物PCR扩增出一条约1 500 bp的条带, 大小与家蚕cyp6u1序列的ORF预测值接近, 命名为Bmcyp6u1基因（GenBank登录号：HM130560）。同源性分析表明, Bmcyp6u1基因与蜜蜂Apis mellifera的同源基因cyp6AS13的相似性为56%, 与拟南芥Arabidopsis thaliana的cyp72A82的相似性为48%, 与人Homo sapiens的cyp3A7基因的相似性为50%。芯片数据分析表明, Bmcyp6u1基因在家蚕5龄第3天幼虫各组织表达量很低, 只在精巢组织(5龄第3天)稍有表达, 推测该基因具有组织特异性。     

家蚕雌激素相关受体基因的克隆与表达分析

【目的】黑腹果蝇 Drosophila melanogaster 雌激素相关受体（estrogen-related receptor, ERR）通过调节糖酵解过程进而控制果蝇的能量代谢。本研究在克隆家蚕Bombyx mori ERR 基因 (BmERR) 的基础上,对其分子特性和系统演化进行生物信息学分析, 并检测该基因在家蚕生殖腺中的表达,为进一步研究ERR功能奠定基础。【方法】采用PCR技术克隆 BmERR 基因的全长cDNA序列,进行生物信息学分析;利用半定量RT-PCR检测该基因在停食后家蚕幼虫生殖腺中的表达情况。【结果】BmERR 基因全长cDNA序列为1 296 bp,编码431个氨基酸残基;具有ERR蛋白家族典型的结构特征;系统进化分析显示BmERR与其他昆虫ERR氨基酸序列一致性较高;半定量 RT-PCR 检测表明,BmERR 在家蚕上簇到化蛾期间的精巢和卵巢中均有表达,表达具有时期特异性,化蛹第1天达到表达高峰。【结论】本研究首次从鳞翅目昆虫中克隆获得ERR cDNA序列。ERR基因在家蚕生殖腺中表达量无明显性别差异,但具有发育时期特异性。     

家蚕谷胱甘肽-S-转移酶基因BmGSTz1的克隆、序列分析及组织表达特征

谷胱甘肽-S-转移酶(GSTs)是一个功能广泛的超基因家族, 其中Zeta家族在动物、植物和细菌中均有分布。在哺乳动物中, Zeta GSTs具有马来酰乙酰乙酸异构酶（MAAI）活性, 参与苯丙氨酸/酪氨酸的代谢过程。本研究对家蚕Bombyx mori基因组中预测的GST基因（BmGSTz1）进行了表达序列标签的搜索, 经拼接后获得一条含有3′和5′非翻译区在内的长度为1 239 bp 的cDNA序列, 其3′端含有AATAAA加尾信号。BmGSTz1基因含有4个内含子, 外显子/内含子边界均符合GT-AG 规则。经TA克隆证实, BmGSTz1基因编码区序列全长648 bp, 共编码215个氨基酸。BmGSTz1推定的分子量为24.8 kD, 等电点pI为8.06。BmGSTz1与其他昆虫和哺乳动物GSTz1的氨基酸序列高度保守, 进化分析表明家蚕BmGSTz1与黑腹果蝇Drosophila melanogaster、冈比亚按蚊Anopheles gambiae、意大利蜜蜂Apis mellifera和赤拟谷盗Tribolium castaneum的GSTz1形成1∶1∶1∶1∶1的直系同源关系。RT-PCR和基因芯片数据表明BmGSTz1在家蚕5龄第3天幼虫各组织中都有表达。序列和组织表达特征分析结果提示家蚕BmGSTz1可能具有MAAI活性, 这将为进一步深入研究BmGSTz1基因的功能提供参考。     

家蚕细胞色素P450基因的研究进展

细胞色素P450（P450s, CYPs）超基因家族是由数量众多、 功能复杂的一类血红蛋白酶基因所组成, 对许多结构多样的外源与内源化合物起着氧化代谢的作用。本文系统地综述了家蚕Bombyx mori基因组中P450s的数量与种类, 其数量比食腐昆虫和杂食性的植食昆虫少, 但比意大利蜜蜂Apis mellifera多, 在基因组中大多呈串联重复排列, 基因结构与系统进化树之间有着紧密的联系。家蚕与黑腹果蝇Drosophila melanogaster P450s的比较基因组学分析发现, 存在10对直向同源基因, 但CYP3与CYP4集团（Clan）的P450s表现出种属特异性扩增。家蚕P450s与其蜕皮激素和保幼激素合成代谢有关, 并涉及到对氟化物与杀虫剂抗性。家蚕作为鳞翅目昆虫的代表, 通过对其P450s的研究, 可望为其他昆虫, 特别是鳞翅目昆虫的生长发育研究和抗性治理提供理论依据和研究模式。     

家蚕Aly/REF的基因克隆、序列分析及其细胞定位

RNA和输出因子结合蛋白（RNA and export factor binding proteins, REF/Aly）参与RNA的稳定、加工和输出。本研究参照已公开的家蚕Bombyx mori aly序列（GenBank登录号： DQ497195.1）,通过RT-PCR克隆了家蚕aly/ref基因（Bmaly/ref）。测序结果显示,该基因的开放读码框为765 bp,编码254个氨基酸残基, BmAly/REF与黑腹果蝇Drosophila melanogaster、小鼠Mus musculus的同源体的氨基酸序列一致性分别为49.7%和52.7%。结构预测结果显示,BmAly/REF具有REF家族的与RNA结合的结构域RRM,N和C端分别具有REF-N和REF-基序。进化分析结果显示,昆虫的ALY/REF聚为一类,BmAly/REF与赤拟谷盗Tribolium castaneum、意大利蜜蜂Apis mellifera的Aly/REF较为接近。将Bmaly/ref基因克隆进pGS21a(+)载体进行原核表达,重组蛋白免疫小鼠,获得鼠抗BmAly/REF多抗。免疫荧光实验结果显示,BmAly/REF在细胞质和细胞核中均有分布,但主要分布在细胞核中。芯片数据分析显示Bmaly/ref基因在家蚕幼虫5龄第3天各组织中均有较高水平的表达。研究结果显示BmAly/REF可能在RNA的核输出方面发挥作用,为进一步探讨BmAly/REF的功能奠定了基础。     

Molecular cloning of pheromone biosynthesis activating neuropeptide in silkworm, Bombyx mori

Pheromone biosynthesis activating neuropeptide (PBAN) is a suboesophageal ganglion secretory polypeptide of insect, which activates the pheromone gland to produce sex pheromone biosynthesis in female silkworm, Bombyx mori. A Bombyx genomic library was screened by the method of plaque hybridization using the 32P-labeled BomDH cDNA as a probe. The genomic sequence encoding PBAN has been cloned and its structure is analyzed. The PBAN gene comprises two exons interspersed by a single intron 697 bp in length. Preceding the PBAN amino acid sequence is a 32-amino acid sequence containing two FXPRL amide peptides, which are α-SGNP (Ile-Ile-Phe-Thr-Pro-Lys-Leu) and β-SGNP (Ser-Val-Ala-Asn-Pro-Arg-Thr-His-Glu-Ser-Leu-Glu-Phe-Ile-Pro-Arg-Leu), which is followed by a Gly-Arg processing site. Immediately, after the PBAN amino acid sequence is a Gly-Arg processing site and a FXPRL amide peptide γ-SGNP (Thr-Met-Ser-Phe-Ser-Pro-Arg-Leu). It is suggested that besides PBAN, 7-, 8-, and 17-residue amidated peptides wer     

家蚕羧酸酯酶基因Bmae35的克隆、 序列分析及表达

昆虫羧酸酯酶是一类能对外源化合物解毒和气味分子降解的重要酶系。本研究选取在家蚕Bombyx mori幼虫嗅觉感器中有表达, 并与蛀茎夜蛾Sesamia nonagrioides触角酯酶基因Snon-EST可能为直系同源基因的Bmae35进行克隆和外源表达研究。结果表明： 该基因编码区长1 581 bp, 共编码526个氨基酸。与其他昆虫触角酯酶的多序列比对分析发现, Bmae35编码的蛋白具有酯酶活性必须的催化残基Ser191, Glu313和His429, 也保持着α-酯酶家族特征基序Gly-x-Ser-x-Gly。RT-PCR分析显示, Bmae35在家蚕5龄第3天各组织中均有表达, 其中在头、 脂肪体、 马氏管、 体壁和丝腺中的表达量较高。Bmae35在雌蛾性信息腺中表达, 并与性信息素合成呈正相关, 暗示其在信息素合成中起重要作用。构建Bmae35与pET28(a) 重组载体, 经异丙基-β-D-硫代半乳糖苷诱导,电泳检测发现该基因以包涵体形式表达, 以镍亲和层析柱纯化, Western blotting鉴定证实Bmae35在大肠杆菌Escherichia coli中正确表达并得以纯化。本实验通过对家蚕Bmae35基因的克隆、 原核表达与纯化, 为进一步深入研究其表达定位和气味降解等功能奠定基础。