家蚕组织蛋白酶D基因的克隆、序列分析及其表达谱研究

组织蛋白酶D (cathepsin D,CtD)是溶酶体内天冬氨酸内切蛋白酶,参与机体多种生理病理过程,尤其在昆虫的发育变态过程中起着重要作用。利用NCBI上登录的组织蛋白酶D基因核酸序列和家蚕Bombyx mori表达序列标签（expressed sequence tags, EST）数据库,进行电子克隆获得家蚕组织蛋白酶D (BmCtD) 基因的全长cDNA (DQ010007)。该cDNA大小为1 543 bp,其中ORF长1 152 bp,同源性分析表明BmCtD与其他物种的CtD具有较高的相似性。BmCtD的mRNA存在选择性拼接,另外一种mRNA形式命名为BmCtDⅠ。RT-PCR实验表明该基因在本实验所调查的家蚕不同发育时期和组织中都有表达。     

棉铃虫HaKettin1基因的全长cDNA克隆、序列分析和表达谱

【目的】为了克隆棉铃虫Helicoverpa armigera编码肌肉蛋白Kettin基因的全长cDNA序列以及鉴定该基因在棉铃虫发育周期内的表达模式。【方法】利用兼并引物,通过分段RT-PCR和5′-和3′-RACE的方法克隆全长cDNA序列。利用半定量RT-PCR进行表达谱分析。【结果】编码棉铃虫Kettin蛋白的基因HaKettin1全长cDNA序列为13 805 bp,包含一个13 365 bp的开放阅读框,编码4 454个氨基酸,蛋白分子量约为504.3 kD。组织表达结果显示HaKettin1基因在棉铃虫的整个生育周期都有表达,幼虫期的表达尤为显著。【结论】HaKettin1与家蚕的Kettin蛋白具有90％的同源性,表明鳞翅目昆虫的Kettin蛋白之间具有很高的保守性。表达谱结果显示HaKettin1基因在棉铃虫的整个发育过程中都发挥重要作用。     

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。     

甘菊BADH基因cDNA的克隆及在盐胁迫下的表达

利用PCR、RT-PCR和PCR-RACE技术,从菊科植物甘菊(Dendranthema lavandulifolium)中克隆到2个甜菜碱醛脱氢酶(betaine aldehyde dehydrogenase,BADH)基因的同源基因,分别命名为DlBADH1和DlBADH2,GenBank登录号分别为DQ011151和DQ011152。DlBADH1的cDNA全长1821 bp,其开放阅读框编码503个氨基酸的蛋白质;DlBADH2全长1918 bp,编码506个氨基酸的蛋白质。两个基因核苷酸序列的同源性为97%,推导的氨基酸序列的同源性为98%。与已发表的其它植物BADH基因氨基酸序列的同源性在64%以上。在推导的氨基酸序列中,均含有醛脱氢酶所具有的高度保守的十肽(VTLELGGKSP)以及与酶功能有关的半胱氨酸残基(C)。在推导的氨基酸序列的系统关系中,甘菊位于其它双子叶植物和单子叶植物之间,与其植物分类的系统关系相吻合。RT-PCR-Southern半定量表达分析表明,甘菊BADH基因家族中存在表达受盐诱导的成员。     

棉铃虫羧酸酯酶基因的克隆、序列分析及组织表达

为了从分子水平上研究棉铃虫Helicoverpa armigera (Hübner) 对杀虫剂抗性的产生机理,本文通过RT PCR和RACE方法首次从棉铃虫中肠中克隆了一个羧酸酯酶全长cDNA序列。序列分析表明,该基因包含一个1 794 bp的开放读码框,129 bp的5′UTR和139 bp的3′UTR区域。该基因编码597个氨基酸, 推测编码蛋白质的等电点pI为4.92,分子量为67.1 kD,GenBank登录号为EF547544。通过对氨基酸的同源性分析表明,该羧酸酯酶与斜纹夜蛾Spodoptera litura羧酸酯酶的同源性最高,达60%。半定量RT-PCR分析表明,该基因在中肠组织中表达量最高,在脂肪体和生殖腺中表达量较低,在头部则不表达。推测该羧酸酯酶基因可能主要参与棉铃虫对外源物质的解毒代谢。     

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     

家蝇细胞凋亡起始酶Caspase-1基因的克隆及在不同虫态的表达

为了研究Caspases家族在昆虫发育变态中的作用,通过RT-PCR扩增并结合RACE技术,克隆得到家蝇Musca domestica Caspase-1基因1条,命名为Mdom-Caspase-1（GenBank中cDNA序列号为EU854472, 氨基酸序列号为ACF71490）。该基因全长1 295 bp,阅读框序列870 bp,共编码289个氨基酸,理论分子量32.83 kDa,等电点8.67。 Mdom-Caspase-1蛋白有5个保守的半胱氨酸位点QACQG, 具有Caspase的典型特征; 整个分子呈现亲水性, 有8个区域共89个氨基酸为亲酯性, 蛋白质二级结构主要由11个α螺旋区、7个β-折叠区、17个β-转角区组成。昆虫间Caspase-1分子具有明显的保守性, Mdom-Caspase-1与黑腹果蝇Drosophila melanogaster、埃及伊蚊Aedes aegypti和致倦库蚊Culex quinquefasciatus的Caspase-1氨基酸序列相似性为65%~77%。RT-PCR半定量分析结果表明, Mdom-Caspase-1基因在家蝇各个虫态中均有表达, 但在卵期、3龄幼虫、预蛹、蛹和羽化5 d的雌虫中的表达量明显高于其他虫态。这些结果提示Caspase-1可能与昆虫发育变态关系密切, 为进一步研究昆虫Caspase-1功能、设计Caspase-1抑制剂提供了分子基础。     

柚子(Citrus grandis Osbeck)S-like核酸酶基因CgSL1的分离与特征分析

从柚子(CitrusgrandisOsbeck)2个自交不亲和品种溪蜜柚和度尾蜜柚的花柱中克隆出一个类似S核酸酶基因CgSL1(C.grandisS-likeRNase),它的cDNA序列全长1074bp,编码297个氨基酸。通过与其它植物S-like核酸酶和S核酸酶氨基酸序列进行比较,发现CgSL1类似于S-like核酸酶,与拟南芥中的RNS2一致性为62.5%。对CgSL1的表达分析表明该基因在花柱、花药、叶片不同器官以及花柱的不同发育阶段均有表达,且在花柱中的表达随衰老增强,由此推测它可能与衰老有关。     

小菜蛾烟碱型乙酰胆碱受体α亚基cDNA的克隆、序列分析与不同发育阶段表达分析

烟碱型乙酰胆碱受体(nAChR)介导昆虫中枢神经系统中胆碱能突触兴奋性神经递质的快速传递,也是新烟碱类杀虫剂和多杀菌素的作用靶标。本研究利用RT-PCR和RACE技术,克隆了小菜蛾Plutella xylostella nAChR α亚基的一个新基因(Pxα8)的全长cDNA(GenBank登录号为EU914853)。Pxα8的cDNA序列全长1 744 bp,开放阅读框为1 602 bp,编码534个氨基酸,具有nAChR α亚基的典型特征,与其他昆虫nAChR α8亚基具有77%～96%的相似性,与果蝇nAChR β2亚基具有76%的相似性。Pxα8的开放阅读框存在单核苷酸多态性位点,导致多个位点氨基酸的替换。雌性4龄幼虫的多态性位点多于雄性4龄幼虫,而且雌、雄4龄幼虫的多态性位点均不相同。半定量RT-PCR研究结果表明,Pxα8 mRNA在成虫期表达量高于蛹期和4龄幼虫期。本研究结果为进一步研究小菜蛾nAChR 亚基的多样性和对多杀菌素的靶标抗性机制提供重要基础。     

甜菜夜蛾HSP90基因克隆及高温胁迫下其表达量的变化

为阐明热激蛋白90（heat shock protein 90, HSP90）在甜菜夜蛾Spodoptera exigua (Hübner)幼虫抵抗高温过程中的作用, 克隆了其HSP90基因cDNA全长序列, 并检测了在系列高温胁迫下不同龄期幼虫体内其相对表达量。根据已报道的热激蛋白90基因序列同源性设计简并引物, 利用反转录聚合酶链式反应（RT-PCR）结合cDNA末端快速扩增（RACE）技术成功克隆了甜菜夜蛾HSP90基因全长cDNA（GenBank登录号FJ862050）。该cDNA序列开放阅读框长2 154 bp, 编码717个氨基酸, 预测的相对分子量和等电点分别为82.6 kD和5.0。该序列具有HSP90家族的典型特征和特殊的功能结构域, 并且与多种生物的HSP90基因序列有较高的同源性。为了研究HSP90抵抗高温的作用, 构建荧光定量RT-PCR体系, 检测了37, 39, 41, 43和45℃胁迫下甜菜夜蛾不同龄期幼虫体内HSP90表达量的变化。结果表明, 高温胁迫对甜菜夜蛾幼虫体内的HSP90表达具有明显的诱导作用。幼虫体内HSP90表达量随着温度升高呈增加的趋势。43℃和45℃胁迫下, 各龄幼虫体内HSP90的表达量均显著高于常温（P< 0.05）, 但不同龄期之间没有显著差异。这说明HSP90在甜菜夜蛾幼虫抗高温中起到重要作用。     

小菜蛾化学感受蛋白基因PxylCSP1的克隆和表达

利用RT-PCR和RACE技术克隆到小菜蛾Plutella xylostella 化学感受蛋白（CSP）基因PxylCSP1（GenBank登录号: FJ361903）,其核苷酸序列全长405 bp,编码134个氨基酸残基,预测N-末端包含19个氨基酸组成的信号肽序列,估测其成熟蛋白分子量为13.56 kD,等电点为6.12。该基因编码氨基酸序列和其他鳞翅目昆虫CSP的氨基酸序列比对同源性较高（70%~80%）。RT-PCR结果表明PxylCSP1不仅存在于小菜蛾的触角中,还存在于头、足、腹和翅中。Real-time PCR结果表明PxylCSP1的表达水平因被测小菜蛾的性别、日龄、组织不同和交配与否而异。     

Soybean Matrix Metalloproteinase <Emphasis Type="Italic">Gm2-MMP</Emphasis> Relates to Growth and Development and Confers Enhanced Tolerance to High Temperature and Humidity Stress in Transgenic <Emphasis Type="Italic">Arabidopsis</Emphasis>

Matrix metalloproteinases (MMPs) are a family of zinc-dependent endopeptidases. It has been speculated that plant MMPs are involved in plant growth, development, and stress response. However, the biological function of MMPs in higher plants still remains elusive. In the present study, a MMP gene Gm2-MMP was isolated and characterized. It encoded a 357 amino acids protein and contained a common domain structure of MMPs. Subcellular localization of Gm2-MMP-GFP fusion protein indicated that Gm2-MMP was located in plasma membrane. Gm2-MMP was found to show higher expression levels in mature seeds, mature leaves, or old leaves than in other organs and was continuously expressed from seed development to maturation stage. Additionally, Gm2-MMP participated in response to HTH stress in leaves and developing seeds (R7 period) of soybean. The overexpression of Gm2-MMP in Arabidopsis affected the growth and development of leaves, enhanced the tolerance to HTH stress in leaves and developing seeds, and improved the vitality of seed. Twenty-eight candidate proteins interacted with Gm2-MMP were identified from the cDNA library of soybean developing seed under HTH stress by yeast two-hybrid (Y2H) screen. Our results suggested that Gm2-MMP is related to growth and development and confers enhanced HTH stress tolerance in plants. This will be helpful for us in further understanding of the biological functions of MMP family in plant.     

野猪CAPN7基因的克隆、表达和变异分析

钙蛋白酶是细胞质中主要的蛋白水解酶,在肌肉生长、蛋白转化及嫩化过程中发挥复杂的作用。本研究利用RT-PCR、生物信息学方法克隆野猪（Sus scrofa ussuricus）CAPN7 cDNA并进行序列分析,利用相对定量RT-PCR方法研究其组织表达情况和利用PCR-SSCP方法对其进行变异分析。结果表明,野猪CAPN7基因编码区全长2 442 bp,预期编码813个氨基酸残基,多肽链中存在着calpain家族的催化结构域和催化活性中心;野猪CAPN7不同程度地表达于所检测的12种组织中,在6、9月龄野家杂交猪肌肉组织中的相对表达量高于同一时期的大白猪肌肉组织;所检测到的3种基因型在野猪、民猪和杜洛克中的分布存在着极显著差异。本研究为进一步揭示calpain7的功能提供了分子生物学基础。     

毛尖紫萼藓抗旱相关基因Gp-LEA的克隆与表达分析

以毛尖紫萼藓干旱cDNA文库中获得的一段与LEA基因同源性较高的EST序列为基础,采用RACE技术分离该基因cDNA全长序列,命名为Gp-LEA。Gp-LEA基因的cDNA全长814bp,开放阅读框456bp,编码含151个氨基酸蛋白质。生物信息学分析结果显示,Gp-LEA蛋白为稳定蛋白,分子质量为16.612kD,理论等电点（pI）为5.06,含有LEA₂功能结构域,不属于跨膜蛋白且不存在信号肽。系统发生分析表明,Gp-LEA基因编码蛋白与花旗松LEA蛋白亲缘关系最近。荧光定量PCR分析显示,Gp-LEA基因在复水和快速干旱模式下均能表达。推测Gp-LEA基因在毛尖紫萼藓的复水和干旱过程中起着重要作用。