杆状病毒几丁质酶基因结构与功能的研究进展

杆状病毒几丁质酶基因是杆状病毒的非必需基因,是高度保守的基因。该基因在杆状病毒复制晚期表达产生几丁质酶,该酶N端具信号肽,中部是酶的活性区,C端是酶的内质网结合区。杆状病毒几丁质酶同时具有内切和外切几丁质酶活性,主要功能是水解昆虫体内的组成型几丁质。杆状病毒几丁质酶对于虫体液化是必需的,同时它还是原组织蛋白酶(pro-V-Cath)的分子伴侣,并与病毒侵染机制相关联。杆状病毒的几丁质酶基因与细菌的几丁质酶基因可能源于共同的祖先。     

昆虫杆状病毒几丁质酶及其应用研究进展

杆状病毒几丁质酶基因（chitinase,,ChiA）是晚期表达的非必需基因,高度保守。表达产物几丁质酶分为3个区：N-端信号肽区,中部酶活性区和C-末端酶内质网结合区。该酶同时具有内切和外切几丁质酶活性,主要功能是水解昆虫体内的几丁质,促进虫体液化;作为组织蛋白酶原（pro-V-Cath）的分子伴侣,参与其加工和运输过程; 影响多角体的形成,并与细胞的裂解有关;还与病毒侵染机制相关联。杆状病毒ChiA与细菌ChiA源于共同的祖先,而昆虫ChiA则可能直接来自杆状病毒。在害虫生物防治中,杆状病毒ChiA可直接作为杀虫剂,或作为苏云金杆菌和杆状病毒等微生物杀虫剂的增效剂使用;杆状病毒ChiA可转入植物,获得具有持续杀虫及抗病活性的转基因植物;将杆状病毒ChiA的内质网定位序列删除、突变,或在病毒基因组中插入外源ChiA,重组病毒的杀虫活性增强。通过基因工程手段,删除病毒基因组ChiA或V-Cath,可改善杆状病毒表达系统对分泌蛋白和膜结合蛋白的表达。     

豇豆几丁质酶N端序列测定及与其它植物的比较

通过自动 Edman降解程序 ,测定了经诱导、纯化的豇豆几丁质酶 N端 1 0个氨基酸的序列 ,并将该序列与其它植物几丁质酶 N端相应部分的氨基酸序列进行了比较分析。结果表明 ,该豇豆 ( Vigna sesquipedalis)几丁质酶 N端 1 0个氨基酸的序列为 EQCGSQAGGA,与 类几丁质酶同一部分同感序列同源性高达 1 0 0 % ;而与 、 及 类几丁质酶的相应序列均无同源性。结合考虑此酶的等电点 ( 8.3)及分子量 ( 33k D) ,可推测该豇豆几丁质酶属于 类几丁质酶。其 N端序列的高度保守性提示 ,该段序列可作为 类几丁质酶的一段主要特征序列 ,并可据其合成核酸探针 ,以分离、克隆其它 类几丁质酶编码基因。     

斜纹夜蛾核型多角体病毒BamHI—J片段序列分析

报道了斜纹夜蛾核型多角体病毒（SpltMNPV)BamHI-J片段的序列结构。该片段定位于SpltMNPV基因组25.8-29.9图单位（msp unit）,包括4个完整的开放读码框,几丁质酶基因（chiA）的3′端部分序列和一个同源区（hr）的部分序列。4个完整的读码框包括lef-8基因,杆状病毒J结构域蛋白基因（baculovirus J domain protein gene,bjdp),ORF570和ORF165。序列分离表明：ORF570与毒蛾核型多角体病毒（Lymantria dispar MNPV）的解旋酶－2基因有31％的氨基酸同源性。ORF165为SpltMNPV特有。J结构域蛋白在其他杆状病毒基因组中尚未见报道,其氨基酸序列N端存在J结构域,推断该蛋白质具有与DnaJ蛋白类似特征。lef-8基因编码的氨基酸与已报道的杆状病毒基因组中的lef-8基因编码的氨基酸具有高的同源性,且其C端具有与其他杆状病毒LEF－8类似的保守序列CIKICGIHGQKG。     

棉铃虫单核衣壳核多角体病毒几丁质酶基因的克隆与表达

根据棉铃虫单核衣壳核多角体病毒 (HaSNPV)几丁质酶基因的序列 ,设计引物 ,引入适当的酶切位点 ,利用PCR扩增出不含N末端信号肽以及C末端内质网定位肽的几丁质酶基因片段。将该基因片断克隆至原核表达载体 pProEXHTb ,经IPTG诱导 ,在大肠杆菌DH5α中获得了高效表达 ,表达产物的大小为 6 0kD ,含量占菌体总蛋白量的 4 0 %。利用来源于AcMNPV几丁质酶的抗体对表达蛋白进行检测 ,获得特异性的显色信号 ,证实所获原核表达产物与杆状病毒的几丁质酶具有同源性     

与宿主昆虫液化相关的杆状病毒基因及其蛋白

昆虫被杆状病毒感染后会发生液化现象,这有利于病毒向周围环境扩散。目前在杆状病毒苜蓿银纹夜蛾核型多角体病毒NPV和GV中,发现与昆虫宿主液化相关的基因有组织蛋白酶基因V-cath基因和几丁质酶基因。V-cath基因表达产物在苜蓿银纹夜蛾多角体病毒(AcMNPV)中能特异性降解昆虫细胞内的肌动蛋白。几丁质酶不仅参与了虫体体表面几丁质的降解,同时还参与V-CATH蛋白前体的加工过程,起分子伴侣的作用。对家蚕核型多角体病毒(BmNPV)的研究表明其FP25K基因表达产物通过影响组织蛋白酶的释放与分泌而参与虫体液化。简要综述了此3种基因及其表达产物的结构、功能与特性,并讨论了它们在生产上的应用前景。     

棉铃虫单核衣壳核多角体病毒几丁质酶基因的克隆与表达

根据棉铃虫单核衣壳核多角体病毒(HaSNPV)几丁质酶基因的序列,设计引物,引入适当的酶切位点,利用PCR扩增出不含N末端信号肽以及C末端内质网定位肽的几丁质酶基因片段.将该基因片断克隆至原核表达载体pProEXHTb,经IPTG诱导,在大肠杆菌DH5α中获得了高效表达,表达产物的大小为60kD,含量占菌体总蛋白量的40%.利用来源于AcMNPV 几丁质酶的抗体对表达蛋白进行检测,获得特异性的显色信号,证实所获原核表达产物与杆状病毒的几丁质酶具有同源性.     

HaSNPV几丁质酶基因在大肠杆菌和昆虫细胞中的表达及其产物对Bt杀虫剂的增效作用

为了探索杆状病毒几丁质酶对微生物杀虫剂的增效作用及其利用途径 ,分别在大肠杆菌和昆虫细胞中表达棉铃虫单粒包埋型核型多角体病毒 (HaSNPV)几丁质酶 .用PCR方法扩增出不含N端信号肽编码序列的几丁质酶基因片段 ,并分别克隆至原核表达载体pET2 8a和重组到杆状病毒BactoBac表达系统 ,在大肠杆菌 (E .coli)BL2 1和粉纹夜蛾 (Trichoplusiani)细胞系Tn 5B1 4中分别进行了表达 .在大肠杆菌中表达量约占细菌总蛋白 15 % ,在昆虫细胞中表达量约占细胞总蛋白10 % .将含有几丁质酶的大肠杆菌和昆虫细胞表达产物添加到苏云金杆菌 (Bt)菌液中一起喂食 2龄家蚕 .结果显示 ,HaSNPV几丁质酶基因的 2种表达产物和Bt杀虫剂的混合物使处理的家蚕的致死时间较对照处理均明显缩短 .昆虫细胞和大肠杆菌表达产物与Bt混合物处理的LT50 分别从 93 5h和 95 1h缩短到 5 6 2h及 6 7 2h ,并且供试家蚕的生长速度明显缓慢 .研究结果表明 ,重组的HaSNPV几丁质酶有望作为Bt杀虫剂的增效剂     

棉铃虫核型多角体病毒几丁质酶基因及杆状病毒 几丁质酶基因的分子进化

用PCR方法扩增了棉铃虫Helicoverpa armigera单粒包埋型核型多角体病毒（HaSNPV）几丁质酶基因,测定了基因编码区的核苷酸全序列。基因编码区全长1.713 bp,可编码570个氨基酸残基组成的多肽,预计分子量为63.6 kD。将所推导的HaSNPV几丁质酶氨基酸序列与其它已知杆状病毒几丁质酶氨基酸序列进行联配比较,结果表明HaSNPV 与谷实夜蛾H.zea单粒包埋型核型多角体病毒（HzSNPV）的氨基酸序列非常相似,同源性高达90.7%,与苜蓿丫纹夜蛾Autographa californica多粒包埋型核型多角体病毒（AcMNPV）、家蚕Bombyx mori核型多角体病毒（BmNPV）、美国白蛾Hyphantria cunea核型多角体病毒（HcNPV）、舞毒蛾Lymantria dispar多粒包埋型核型多角体病毒（LdMNPV）、黄杉毒蛾Orgyia pseudotsugata多粒包埋型核型多角体病毒（OpMNPV）和云杉卷叶蛾Choristoneura fumiferana核型多角体病毒（CfMNPV）氨基酸序列同源性分别为64.4%、64.9%、64.2%、62.9%、66.2%和61.5%。根据氨基酸序列用PC＼GENE程序绘制已知杆状病毒几丁质酶的分子系统树,并与杆状病毒中最为保守的多角体蛋白基因系统树作了比较,结果表明几丁质酶基因和多角体蛋白基因的进化速率是不尽相同的。     

荒漠甲虫小胸鳖甲几丁质酶基因MpCht8c的克隆、鉴定与低温表达

为了挖掘荒漠昆虫小胸鳖甲Microdera punctipennis的耐寒性相关基因,从其4℃转录组数据库筛选出差异表达的几丁质酶基因片段394seq2,检测其编码蛋白的几丁质酶活性,研究该基因的表达对低温胁迫的响应情况。采用RACE技术扩增394seq2的5′端和3′端,克隆全长序列,将其ORF构建至原核表达载体pET28a,导入Transetta(DE3)感受态细胞,诱导表达融合蛋白,Western blot法检测表达蛋白的正确性;二硝基水杨酸法测定几丁质酶活性,qRT-PCR技术探究低温表达谱。结果表明,394seq2的5′-UTR为39 bp,3′-UTR为181 bp;ORF为1 140 bp。系统进化树显示该序列与赤拟谷盗几丁质酶8(TcCHT8)聚为一支,命名为MpCht8c。MpCht8c编码379个氨基酸,分子量为41.2 kDa,理论等电点pI为4.67。MpCHT8c含有完整的几丁质酶结构基序,其N端含有几丁质酶催化域,内有一个类18家族几丁质酶的保守基序KXXXXXGGW,中部是一段富PEST的连接区,C端是几丁质酶结合域,属于IV型昆虫几丁质酶。Western blot结果表明His-MpCHT8c在大肠杆菌中正确表达;融合蛋白粗酶液的几丁质酶活性为1.89 U/mL。在4℃冷胁迫0.5 h和5-9 h时Mpcht8c出现两个上调表达峰值,约为对照的2倍。研究表明荒漠昆虫小胸鳖甲的几丁质酶MpCHT8c具有几丁质酶活性,MpCht8c基因的表达可快速响应4℃低温胁迫。研究结果有助于深入研究几丁质酶在小胸鳖甲耐寒性方面的作用机理。     

甜菜夜蛾几丁质脱乙酰酶SeCDA7的表达与结合活性分析

几丁质脱乙酰酶(Chitin deacetylase,CDA)是昆虫几丁质代谢酶系中的重要组分,是害虫防治的重要靶标。通过RT-PCR技术克隆得到编码甜菜夜蛾几丁质脱乙酰酶secda7基因(Gen Bank登录号为MG604929),该基因长1 431 bp,包含开放阅读框长1 134 bp,SeCDA7蛋白的预测分子量分别为43.156 k D。结构域分析显示,SeCDA7具有一个多聚糖乙酰基转移酶催化区,属于第Ⅴ类CDA蛋白。分别构建了原核和真核重组表达载体,利用大肠杆菌和Bac-to-Bac昆虫杆状病毒表达系统转染Sf9昆虫细胞,成功表达了SeCDA7蛋白,纯化SeCDA7蛋白并分析几丁质结合活性,结果表明SeCDA7蛋白具有几丁质结合活性;荧光定量PCR结果显示secda7基因主要在中肠组织表达。本研究实现了甜菜夜蛾几丁质脱乙酰酶基因secda7的外源表达,并鉴定出SeCDA7蛋白具有几丁质结合活性,为深入探究甜菜夜蛾几丁质脱乙酰酶的生理功能提供了理论依据。     

植物几丁质酶的结构、基因及其表达

植物几丁质酶按其蛋白氨基酸序列结构特征及同源性可分为六类,即：ＣｌａｓｓＩ－Ⅵ。ＣｌａｓＩ在蛋白氨基酸结构上包括三个功能区域,Ｎ－端是富含半胱氨酸的几丁质结合区,约４０个氨基酸;Ｃ－端是酶的催化区,也是酶的主要功能区域,约３００个氨基酸;二者通过一个多变的交联区连接在一起。ＣｌａｓｓⅡ仅具有类似于ＣｌａｓｓⅠ的酶催化区域,而没有几丁质结合区和交联区。ＣｌａｓｓⅢ几丁质酶在氨基酸序列上与ＣｌａｓｓⅠ和Ⅱ没有任何同源性,其中有些具有几丁质酶和溶菌酶双重活性。ＣｌａｓｓⅣ类似于ＣｌａｓｓⅠ,只是在几丁质结合区和催化区缺失了少数氨基酸。ＣｌａｓｓＶ类似于ＣｌａｓｓⅠ,但具有两个重复的几丁质结合区。ＣｌａｓＶＩ与前五类几丁质酶无同源性,但与微生物几丁质酶有同源性。所有的植物几丁质酶都是由一个小的多基因族编码的,一般基因中有二个内含子,都位于催化区内。几丁质酶的表达受病原物和植物激素的诱导而表达,也与植物的发育有关。通过转几丁质酶基因的工程植株分析几丁质酶基因的启动子,已鉴定出负责几丁质酶表达的调控序列。     

植物几丁质酶的结构与功能、分类及进化

近年来对几丁质酶的研究越来越深入,资料也愈来愈多。有的植物几丁质酶除具有几丁质酶活性,还具有其它的活性。典型的几丁质酶由N_端信号区、催化区和C_端延伸区组成,有的还有几丁质结合域。各功能域具有各自的功能。对植物几丁质酶的分类已经过多次改进,目前公认的是分成4组9个亚组。有证据表明植物几丁质酶在进化过程中有遗传转座现象,但具体进化过程还有待进一步确证。对几丁质酶与其它一些蛋白的关系的了解有助于理解几丁质酶的起源和进化。由于几丁质酶具有独特的抗真菌特性,因而几丁质酶基因成为目前抗真菌基因工程研究的热点之一。     

植物几丁质酶的结构与功能、分类及进化

近年来对几丁质酶的研究越来越深入,资料也愈来愈多,有的植物几丁质酶除具有几丁质酶活性,还具有其它的活性,典型的几丁质酶由－N－端信号区,催化区和C－端延伸区组成,有的还有几丁质结合域,各项能域具有各自的功能,对植物几丁质酶的分类已经过多次改进,目前公认的分成4组9个亚组,有证据表明植物几丁质酶在进化过程中有遗传转座现象,但具有进化过程还有待进一步确证,对几丁质酶与其它一些蛋白的关系的了解有助于理解几丁质酶的起源和进化,由于几丁质酶具有独特的抗真菌特性,因而几丁质酶基因成为目前抗真菌基因工程研究的热之一。     

一种新的抗真菌几丁质酶基因的分离及其植物表达载体的构建

以西瓜尖镰孢菌诱导、提纯的豇豆抗真菌 I类几丁质酶 N端前 1 0个氨基酸序列测定的基础上 ,设计合成了引物 ,运用 PCR等分子生物学技术 ,从豇豆基因组中分离克隆了该特异几丁质酶成熟蛋白基因 ,测定分析了其全序列。该新基因全长 894bp,无内含子 ;具 Aat I、Aat II、Bgl I、Dpn I、Dpn II、Eco R II、Hae I、Hae II、Hae III、Hinf I、Hpa II、Mae II、Mae III、Nba I、Oxa I和 Sst IV酶切位点 43个 ;豇豆、Vigna unguiculata、菜豆、豌豆、烟草、小麦、水稻的同源性依次递减。扩增克隆了菜豆几丁质酶信号肽基因 ,并将其与豇豆几丁质酶成熟蛋白基因连接 ,再与 p BI1 2 1重组 ,成功构建了特异几丁质酶基因的植物表达载体 ,为进一步培育抗真菌病转基因西瓜新品种打下了坚实基础。     

粉棒束孢几丁质酶基因cDNA全序列克隆及结构特征分析

通过设计基因保守区的特异性简并引物,运用SMARTRACERT-PCR技术,首次从粉棒束孢中克隆出完整的几丁质酶基因。该基因cDNA全长1549bp,5'端非翻译区89bp,3'端非翻译区有188bp,开放阅读框(ORF)1272bp,编码423个氨基酸。信号肽长度为22个氨基酸。信号肽很可能需要两次剪切。成熟的蛋白理论分子量为43.9kDa,理论等电点为5.67。氨基酸序列具有几丁质酶18族的两个高度保守的活性区域,一个是酶作用活性位点,另一个是几丁质结合区域。该蛋白可归于几丁质酶18族V类。成熟蛋白的氨基酸序列与裂虫壳AAV98691、白色扁丝霉CAA45468、菌生轮枝孢AAP45631、莱氏野村菌AAP04616和球孢白僵菌AAN41261的同源性分别为91%,89%,80%,76%和75%。     

舞毒蛾几丁质酶基因的真核表达与重组病毒的获得

几丁质是昆虫外骨骼和围食膜的重要组成部分,鉴于几丁质酶在昆虫生长发育过程中发挥着举足轻重的作用,应用昆虫几丁质酶为探索新的生物防治害虫的方法提供了途径。本文分别根据苜蓿银纹夜蛾Autographa californica核型多角体病毒多角体蛋白基因序列和编码舞毒蛾Lymantria disparⅠ型几丁质酶基因的开放阅读框设计引物,使用聚合酶链反应扩增出以上两个基因,全长分别为783 bp和1 737 bp。构建重组质粒pFastBac-LdCht和pFastBac-AcPH-LdCht,转化大肠杆菌DH10Bac后获得重组穿梭载体,通过脂质体介导转染Sf9细胞产生重组杆状病毒AcMNPV-AcPH--LdCht和AcMNPV-LdCht,分别用于表达蛋白和获得重组病毒。细胞成功表达出有活性的舞毒蛾几丁质酶,并在棉铃虫体内扩增得到重组病毒。研究为深入了解昆虫几丁质酶性质提供依据,并为应用重组病毒奠定基础。     

杆状病毒DNA聚合酶基因的研究概况*

杆状病毒DNA聚合酶基因属于杆状病毒早期基因,是杆状病毒复制的必需基因。它编码病毒诱导的DNA聚合酶,能与其它复制因子一起与杆状病毒DNA的同源区和非同源区的顺式作用元件相互作用起始DNA复制。此基因作为杆状病毒系统发育分类的依据,较之包涵体蛋白、egt基因有更大的优势。     

东亚飞蝗中肠几丁质酶基因的克隆、序列分析及组织定位

通过RACE方法,克隆了东亚飞蝗Locusta migratoria manilensis (Meyen)几丁质酶基因 (LmChi)cDNA全序列 (GenBank 登录号：EF092841)。获得的cDNA全长1 604 bp,其中可读框1 452 bp, 编码483个氨基酸。推测其氨基酸序列与18家族昆虫几丁质酶有较高的相似性。与其他几丁质酶一样,东亚飞蝗几丁质酶序列也包含一个信号肽、一个几丁质酶活性位点、一个碳端丝氨酸富集区和一个几丁质结合域。半定量RT-PCR研究表明,LmChi基因只在东亚飞蝗不同发育阶段的中肠组织中表达,而在东亚飞蝗体壁、前肠和后肠均没有发现LmChi基因的转录。     

嗜热真菌Thermomyces lanuginosus热稳定几丁质酶基因的cDNA克隆及表达

根据Thermomyces lanuginosus热稳定几丁质酶Chit的N-端氨基酸序列和同源保守序列设计简并引物,通过RT-PCR及快速扩增cDNA末端(RACE)的方法,克隆了该几丁质酶的编码基因chit,全长cDNA为1500bp,包含一个由442个氨基酸组成的开放阅读框。该基因已在GenBank中注册,登录号为DQ092332。将成熟肽几丁质酶Chit阅读框与酵母表达载体pPIC9K连接,构建重组质粒pPIC9K/chit,转化毕赤酵母GS115,在甲醇的诱导下,成功地分泌出具生物活性的几丁质酶,诱导6d后酶活性达2.261U/mL,酶蛋白表达量为0.36mg/mL。该酶的最适反应温度和pH值分别为60℃和5.5,该酶在50℃以下稳定;65℃的半衰期为40min。