家蚕FoxG转录因子的鉴定及其在精巢发育中的功能初探

[目的]Fox家族蛋白是调控动物发育的关键转录因子.本文分析了鳞翅目昆虫家蚕Bombyxmori的BmFoxG亚家族蛋白在精巢发育中的作用,为基于生殖系统的家蚕性状优化或害虫不育技术的开发提供理论依据.[方法]利用PCR克隆家蚕BmFoxG-1 和 BmFoxG-2基因;通过生物信息学工具对BmFoxG蛋白的结构及理化性质进行分析;采用qPCR技术检测BmFoxG基因在家蚕不同发育阶段的精巢中的表达变化;在家蚕Bm12细胞株中过表达BmFoxG-1,并通过qRT-PCR分析BmFoxG-1调控的靶基因.[结果]本文克隆获得了 BmFoxG-1(933 bp)和 BmFoxG-2(702 bp)两个基因.BmFoxG-1 和 BmFoxG-2蛋白均包含保守的Forkhead结构域,但BmFoxG-1蛋白在C端多出约60个氨基酸.BmFoxG-2基因在家蚕不同发育时期的精巢中的表达量均较低;BmFoxG-1 的表达均显着高于BmFoxG-2,且随着发育时期而变化,暗示BmFoxG-1参与精巢的发育.生殖细胞发育基因BmVasa、BmCyclinA等多个细胞周期基因以及精子鞭毛发育相关基因BMSK0009828在不同发育阶段的精巢中的表达趋势与BmFoxG-1类似,且BmFoxG-1在家蚕细胞中的过表达可以显著上调BmVasa、BmCyclinA和BMSK0009828等精巢发育相关基因的表达.[结论]我们推测BmFoxG-1蛋白可能通过调节精巢细胞周期或生殖细胞的功能来调节家蚕精巢的发育.     

剪接因子SQD在家蚕中的表达定位与功能分析

BmSQD(Bombyx mori SQUID)是一种具有RRM结构域(RNA recognition motif, RRM)的核内不均一核糖核蛋白(heterogeneous nuclear ribonucleoproteins, hnRNPs)。为探究SQD在家蚕中的表达定位和功能,在生物信息学分析和克隆表达与抗体制备的基础上,本文通过对变态发育和胚胎发育时期部分组织的BmSQD蛋白水平和mRNA水平表达量进行分析,辅以组织细胞定位的免疫组化分析,对SQD蛋白的基本特性和在家蚕Bombyx mori中的表达定位及功能进行了研究。生物信息学分析显示,昆虫中的SQD同源基因相似性高,尤其是SQD蛋白二级结构的α螺旋和β折叠按照β1-α1-β2-β3-α2-β4的空间顺序组合形成的两个RRM结构域在昆虫中高度保守;BmSQD是一种亲水性且具有特定空间结构的hnRNPs蛋白,存在潜在的磷酸化位点;BmSQD在家蚕中的大部分组织中都有表达,尤其在卵巢与精巢等重要组织,且主要在家蚕发育的重要时期如胚胎发育与变态发育时期高表达,主要定位在细胞核内,对基因转录后调节起到剪接调控作用。本文为研究SQ...     

池蝶蚌Sox2 基因在不同组织及不同月龄精巢中的表达

Sox 基因家族在胚胎发育过程和性别分化中起重要作用, 为研究池蝶蚌中Sox 基因的功能, 以人SRY基因HMG-box 保守区的序列设计简并引物, 以雌、雄池蝶蚌基因组DNA 和精巢cDNA 为模板进行扩增, 获得了2 个不完全相同的序列, 分别为DNA-HMG1、DNA-HMG2 和cDNA-HMG, 长度均为220 bp, 编码73个氨基酸。与人等物种Sox1、Sox2、Sox3 及Sox14 有很高的同源性, 雌雄个体之间没有序列差异性。采用RACE-PCR 扩增获得了池蝶蚌性腺Sox2 部分cDNA 片段, 长度为1774 bp, 该序列核苷酸与欧洲帽贝的SoxB和人类的Sox2 的同源性最高; 在部分开放阅读框249 个氨基酸残基中, 具有Sox 家族典型的HMG-box 结构域, 与人类、小鼠、原鸡和斑马鱼等Sox2 的HMG-box 同源性为98%。为了解该基因在各组织中的表达情况,采用实时荧光定量PCR 方法分析了外套膜、闭壳肌、鳃、肠、肝、肾、精巢和卵巢在内的8 种组织hs-Sox2的表达情况, 结果显示, hs-Sox2 基因在8 种组织中均有表达, 其中在肾脏中的表达量最高, 其次是肠与闭壳肌, 在雄性性腺中的表达量明显高于雌性性腺, 在肝脏中的表达量最低; 为了解hs-Sox2 在不同性腺发育时期的表达情况, 采用实时荧光定量PCR 方法分析了5 个不同月龄的精巢组织中hs-Sox2 的表达情况, 结果显示在39 月龄性腺的表达量最高, 其次是16 月龄性腺, 63 月龄蚌中的表达量最少。以上结果表明, hs-Sox2 基因可能参与了池蝶蚌精巢的发育及功能的维持。       

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...     

家蚕精巢蛋白质的双向电泳及质谱分析

精巢是雄性家蚕Bombyx mori的生殖腺,它的主要功能是产生精子,全面检测和鉴定精巢器官的蛋白分布将为分析家蚕雄性个体的发育和繁殖奠定基础。本研究利用双向聚丙烯酰胺凝胶电泳和蛋白硝酸银染色技术对家蚕5龄第5天幼虫的精巢组织进行了蛋白检测,利用基质辅助激光解析质量飞行时间质谱（MALDI-TOF-MS）对表达量较高的蛋白点进行了肽质量指纹图谱鉴定。结果表明：家蚕精巢蛋白质可以检测出1 000个以上的蛋白点,这些蛋白点主要集中在分子量为15～90 kD区域,等电点3.5～9之间,其中60个蛋白点得到了成功鉴定,按照已知或推测的蛋白功能,将其分为8类,包括：细胞骨架和细胞结构蛋白,膜蛋白或信号相关蛋白,大量应激反应蛋白（伴侣蛋白）,线粒体和能量产生相关蛋白,转录调控和翻译及DNA/RNA结合相关蛋白,酶和少量血液组成蛋白。其中很多蛋白可能在鞭毛形成、能量代谢及减数分裂过程中有重要作用。这些结果为进一步认识家蚕精子形成过程提供了重要的生物学信息。     

家蚕Piwi亚家族基因的克隆、表达及进化分析

为克隆家蚕Bombyx mori Piwi亚家族蛋白基因cDNA全长序列,分析其分子特征和表达模式,探究Piwi亚家族蛋白在家蚕中的生理功能,本研究利用已知物种的Piwi亚家族蛋白搜索家蚕基因组,预测获得家蚕Piwi亚家族蛋白基因siwi1和siwi2,采用RACE技术克隆siwi1和siwi2的全长cDNA序列,利用ORFfinder、Gene-Explorer、InterPro等分析其分子特征;其次,利用已知的所有物种Piwi蛋白及其类似物Piwil构建系统发育树;最后,通过荧光定量PCR技术检测了siwi1和siwi2在丝腺、马氏管、中肠、头部、卵巢和精巢以及不同发育时期(卵、1～5龄幼虫、蛹、成虫)的表达水平,结果显示,克隆获得了siwi1 cDNA全长3 277 bp,包含部分5′UTR、完整的开放阅读框ORF和3′UTR,获得了siwi2的部分序列,其中siwi1对应BmPiwi,siwi2对应BmAgo3。系统发育结果显示,家蚕Piwi亚家族蛋白与乳草长蝽Oncopeltus fasciatus、黑腹果蝇Drosophila melanogaster、橘小实蝇Bactro...     

家蚕Sox家族基因BmDichaete的克隆与表达分析

【目的】Sox家族是一类转录调控因子,在多细胞动物的发育过程中起到了极其重要的作用。本研究旨在获得家蚕Bombyx mori Sox家族基因,并分析其在幼虫不同组织和发育阶段的表达模式及功能。【方法】采用cDNA末端快速扩增方法(rapid amplification of cDNA ends,RACE)克隆家蚕Sox家族基因,并对其序列进行生物信息学分析。构建原核表达载体,诱导原核表达并得到其蛋白的多克隆抗体,并以Western blot验证其蛋白在家蚕胚胎发育时期(产卵后24,48,72,96,120,144,168,192和216 h)和蚁蚕的表达特征。同时,使用半定量RT-PCR技术分析这一基因在家蚕整个发育过程以及5龄第3天幼虫不同组织(精巢、卵巢、神经节、头部、丝腺、脂肪体、马氏管、中肠、后肠、表皮、血液、气管)中的表达谱。【结果】克隆获得一个家蚕Sox家族基因,将其命名为BmDichaete(Gen Bank登录号:KY914554),其cDNA序列全长为1 541 bp,开放阅读框长741 bp,编码246个氨基酸,预测分子量大小为27.3 kD,等电点为9.89。同源序列比对和系统进化分析显示,BmDichaete具有Sox家族的典型HMG结构域,并与其他鳞翅目昆虫的Dichaete蛋白具有较高的同源性。对其表达模式分析发现,BmDichaete在家蚕整个发育时期都有表达,从胚胎发育后期到蛹前期持续高表达,在蛹后期及成虫期表达量有所下降,并且该基因在家蚕5龄第3天幼虫的卵巢、头部、丝腺及后肠组织中显著高表达。Western blot分析结果显示,BmDichaete在家蚕胚胎发育过程中持续而稳定地表达。【结论】家蚕BmDichaete具有典型HMG结构域,属于Sox家族成员。BmDichaete在家蚕胚胎发育的各个时期都发挥作用。本研究为进一步探索该基因在家蚕中的功能奠定了基础。     

家蚕5龄幼虫精巢和卵巢microRNA芯片及转录组比较分析

【目的】本研究旨在通过对家蚕Bombyx mori 5龄幼虫精巢和卵巢组织微小RNA (microRNA, miRNA)基因芯片及转录组进行分析,找到参与家蚕性腺发育相关的miRNA分子及可能的靶基因。【方法】采用新一代高通量测序平台对家蚕5龄幼虫精巢和卵巢(分别定义为Test和Control)进行miRNA基因芯片检测及转录组测序分析,根据P＜0.05且log₂(fold change, FC)≥2的标准,通过比较筛选出Test vs Control的差异表达miRNA;根据q≤0.05且|log₂(fold change)|≥1的标准,通过比较筛选出Test vs Control的差异表达基因 (differentially expressed genes, DEGs);随机选取8个上调和12个下调差异表达miRNA,对其表达及其预测的5个靶基因进行qRT-PCR验证;对DEGs以及差异表达miRNA的靶基因进行KEGG通路富集分析。【结果】从精巢和卵巢样本中(Test vs Control)分别鉴定出68个差异表达miRNA和3 991个DEGs,其中上调和下调miRNA分别为36和32个,上调和下调DEGs分别为2 033和1 958个。差异表达miRNA的qRT PCR验证结果均与芯片数据一致。KEGG通路富集分析结果显示DEGs在新陈代谢及核糖体的信号通路显著富集。对差异表达miRNA在DEGs中的可能靶基因进行预测,结果找到了4组表达趋势相反的miRNA与靶基因：分别是bmo-miR-2774a与LOC101745556;bmo-miR-92b与LOC101735954以及bmo-miR-3266与LOC733130和LOC778467;1组表达趋势一致的miRNA与靶基因：bmo-miR-3321与LOC101744895。5个靶基因的qRT-PCR验证结果与转录组测序结果一致。【结论】本研究获得了家蚕5龄幼虫精巢和卵巢转录组及miRNA芯片数据,筛选并验证了4组差异表达和1组一致表达miRNA及潜在靶基因,为探究家蚕精巢和卵巢发育差异奠定了基础。     

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。     

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。     

Duplication of genes encoding non-clathrin coat protein gamma-COP in vertebrate, insect and plant evolution

Coatomer is a major component of COPI vesicles and consists of seven subunits. The gamma-COP subunit of the coatomer is believed to mediate the binding to the cytoplasmic dilysine motifs of membrane proteins. We characterized cDNAs for Copg genes encoding gamma-COP from mouse, zebrafish, Drosophila melanogaster and Bombyx mori. Two copies of Copg genes are present in vertebrates and in B. mori. Phylogenetic analysis revealed that two paralogous genes had been derived from a single ancestral gene by duplication independently in vertebrates and in B. mori. Mouse Copg1 showed ubiquitous expression with the highest level in testis. Zebrafish copg2 was biallelically expressed in hybrid larvae in contrast to its mammalian ortholog expressed in a parent-of-origin-specific manner. A phylogenetic analysis with partial plant cDNA sequences suggested that copg gene was also duplicated in the grass family (Poaceae).     

FOXO 蛋白的修饰与细胞凋亡和癌变

Fox 蛋白家族是 2000 年才发布统一命名的蛋白质家族 . 由于其在生物体内所起的重要作用,已迅速成为生命科学研究的热点 . 目前,已经发现其家族成员有 100 多种,其中, FOXO 亚家族在动物细胞的凋亡中起重要作用 . 细胞凋亡与动物的长寿、繁殖、代谢、肿瘤发生及免疫有重要关系,对 Forkhead (Fox) 蛋白分子的命名进行了回顾、对其分类与结构特征进行了总结,并重点对 FOXO 的化学修饰、活性调节及其在细胞凋亡和肿瘤发生中的作用进行了综述 .     

RNA干扰敲减PIWIL1表达对人结肠癌细胞SW620增殖，粘附及侵袭能力影响

PIWIL1为AGO蛋白(Argonaute proteins )PIWI亚家族的成员之一,在睾丸中特异表达. 其在干细胞自我更新、RNA干扰和翻译调节中起着重要的作用.本文采用实时PCR方法检测PIWI基因家族中PIWIL1、PIWIL2、PIWIL3、PIWIL4在人结肠癌SW620细胞中mRNA表达水平,首次证实了在SW620细胞中,PIWIL1相对PIWIL2、PIWIL3、PIWIL4,其表达水平最高（P﹤0.05）.构建表达针对PIWIL1的小发卡结构干扰RNA的重组质粒,并用Western 印迹验证其达到较高的干扰效率.用脂质体将重组质粒转染入SW620细胞中,通过MTT实验、集落形成实验、细胞聚集实验及细胞侵袭转移实验,分别观察到其可抑制SW620细胞的生长、增殖、侵袭转移能力,增强了SW620细胞的粘附能力.提示PIWIL1可能在结肠癌发生、发展过程中发挥作用.     

Genomic organization and expression profile of the small GTPases of the RhoBTB family in human and mouse

Members of the RhoBTB subfamily of Rho GTPases are present in vertebrates, Drosophila and Dictyostelium. RhoBTB proteins are characterized by a modular organization, consisting of a GTPase (guanosine triphosphatase) domain, a proline rich region, a tandem of two BTB (Broad-Complex, Tramtrack, and Bric à brac) domains and a C-terminal region of unknown function and might act as docking points for multiple components participating in signal transduction cascades. We have determined the genomic organization and the expression pattern of the three RHOBTB genes of human and mouse. The exon-intron organization of each gene is conserved in three vertebrate species (human, mouse and Fugu). RHOBTB1 and RHOBTB2 have a similar exon-intron organization and are closely related to the single gene encoding the RhoBTB orthologs of two insect species. By contrast, the exon-intron organization of RHOBTB3 differed substantially from that of the two other genes, indicating that this gene arose by a duplication event independent of the one that gave rise to RHOBTB1 and RHOBTB2. RHOBTB1 (located on chromosome 10) and RHOBTB3 (located on chromosome 5) appear ubiquitously expressed. However, they display a differential pattern of expression: RHOBTB1 showed high levels in stomach, skeletal muscle, placenta, kidney and testis, whereas RHOBTB3 was highly expressed in neural and cardiac tissues, pancreas, placenta and testis. RHOBTB2 (located on chromosome 8) showed much lower levels of expression than the other two human RHOBTB genes and it was most abundant in neural tissues. The expression patterns of the human and mouse genes were roughly comparable. All three genes were also detected in fetal tissues, and in a number of cell lines RHOBTB3 predominates. RHOBTB genes are upregulated in some cancer cell lines, suggesting that these proteins might participate in tumorigenesis.