瘤背石磺低频听力基因PMCA2的克隆、相对表达及神经组织原位杂交分析

低频听力基因PMCA2在生物听力方面占据着重要位置,基因突变或缺失后会引发神经性耳聋和平衡功能障碍.为探究基因PMCA2在瘤背石磺潮汐感知中的作用,本研究通过RACE技术克隆得到瘤背石磺PMCA2基因的全长cDNA,并进行系统进化分析.利用实时荧光定量PCR(RT-qPCR)技术和原位杂交技术分析两组(暂养无处理组和潮汐干扰刺激组)瘤背石磺PMCA2基因在各组织中相对表达量和在神经组织各神经节中的相对表达部位.实验结果表明,瘤背石磺PMCA2基因cDNA全长5 091 bp,包含492 bp的5'非编码区(UTR)以及972 bp的3'UTR,3 627bp的开放阅读框,共编码1 208个氨基酸,基因序列较为保守.序列分析结果显示,瘤背石磺与加州海兔、绿色海蜗牛和福寿螺PMCA2氨基酸序列同源性分别为81.79％,78.25％和72.91％.通过系统进化树分析研究得出,瘤背石磺与加州海兔进化关系相对较近.RT-qPCR结果显示,两组石磺神经组织PMCA2基因表达量皆高于其他组织的,且潮汐干扰刺激组神经组织表达量明显高于暂养无处理组,有显著性差异.两组瘤背石磺神经组织原位杂交实验结果显示,相较于暂养无处理组,潮汐干扰刺激组石磺神经组织杂交信号明显增强,该结果与荧光定量PCR结果相符.实验初步表述了瘤背石磺PMCA2基因的生物信息学特征,在瘤背石磺各组织中的表达情况及在神经组织中的分布部位,为研究滩涂生物感知潮汐能力提供原创性成果.     

瘤背石磺Egr-1基因的克隆、分析及低频声音刺激对其表达的影响

早期生长反应因子1(Egr-1)基因又名为Zif268、NGFI-A、Krox-24、Tis8、ZENK,分布于脊椎动物的神经细胞中,参与识别功能相关的神经活动.本研究通过cDNA末端快速扩增法(RACE)获得瘤背石磺(Onchidium reevesii)Egr-1基因全长序列,进行蛋白质特征分析、氨基酸序列预测以及Egr-1基因的组织差异表达,并检测了不同低频声音(0～200 Hz)刺激0～24h后Egr-1基因表达量的变化.结果显示:瘤背石磺Egr-1基因cDNA序列全长2 556bp,含134 bp的5'端非编码区、709 bp的3'端非编码区和1 713 bp的开放阅读框,编码570个氨基酸.瘤背石磺Egr-1蛋白分子质量为61.31 kD,理论等电点为6.14,平均疏水指数-0.491,不含信号肽;二级结构和三级结构预测显示有α螺旋和β折叠.瘤背石磺Egr-1基因在其腹足、背部皮肤、神经节、肝胰腺、两性腺中均有表达,在神经节和两性腺中高表达,背部皮肤和肝胰腺中组织表达量最低(P＜0.05).相比对照组,受到低频声音刺激0.5 h,后瘤背石磺神经节中Egr-1基因的表达量显著升高,且不同频率声音间表达量差异显著(P＜0.05),推测Egr-1基因参与了瘤背石磺识别低频声音功能相关的神经活动,所得结果为进一步研究瘤背石磺识别处理声音信息的分子机制提供重要的基础数据.     

瘤背石磺和里氏拟石磺背部皮肤蛋白质组差异分析

从蛋白质水平探讨瘤背石磺和里氏拟石磺背部皮肤蛋白质组差异表达,为完善石磺科贝类从海洋到陆地进化的研究以及解释两种石磺不同的环境适应性提供蛋白质依据。应用Label-free非标定量蛋白质组学技术,结合软件Sequest HT和Proteome Discoverer (Thermo),对瘤背石磺和里氏拟石磺的背部皮肤进行蛋白质组搜库鉴定及定量分析,其中瘤背石磺中鉴定到1 491个蛋白质,里氏拟石磺中鉴定到1 030个蛋白质;用Pfind软件对表达图谱进行同源序列的鉴定及定量分析,检测到928个同源蛋白表达量有差异,瘤背石磺较里氏拟石磺上调表达406个(p0.05, FC1.5),下调表达339个(p0.05, FC0.5)。适应水下生活的里氏拟石磺背部皮肤角质化程度较低,差异同源蛋白序列分析显示与角质形成、细胞凋亡相关蛋白在里氏拟石磺背部皮肤中高表达,与皮肤保湿性能相关的神经酰胺类物质在瘤背石磺中高表达;KEGG分析显示,嘌呤代谢通路中存在的差异蛋白最多,共73个,其中瘤背石磺较里氏拟石磺上调表达22个,下调表达21个。蛋白组差异分析显示关键酶尿素酶在陆栖性较强的瘤背石磺中高表达,与前人所做动物从水生到陆生进化过程中尿素酶基因完全丢失的研究结论有所出入,属于特殊物种。里氏拟石磺的皮肤辅助呼吸能力和血窦数目均高于瘤背石磺,且背部皮肤中肌纤维更加粗壮,此生理现象在蛋白质组上的表现为两种石磺能量代谢及氧离子运输相关蛋白的差别较大;瘤背石磺背部皮肤中对环境污染反应灵敏的谷胱甘肽S转移酶和谷胱甘肽过氧化物酶的表达量高于里氏拟石磺,推测其与瘤背石磺较强的皮肤免疫能力和环境适应性相关。蛋白表达谱中928个差异表达同源序列为两种石磺表现差异和环境适应的分子机制研究提供了有意义的蛋白质组的基础数据。     

瘤背石磺Egr-1基因的克隆、分析及低频声音刺激对其表达的影响

早期生长反应因子1(Egr-1)基因又名为Zif268、NGFI-A、Krox-24、Tis8、ZENK,分布于脊椎动物的神经细胞中,参与识别功能相关的神经活动.本研究通过cDNA末端快速扩增法(RACE)获得瘤背石磺(Onchidium reevesii)Egr-1基因全长序列,进行蛋白质特征分析、氨基酸序列预测以及Egr-1基因的组织差异表达,并检测了不同低频声音(0～200 Hz)刺激0～24h后Egr-1基因表达量的变化.结果显示:瘤背石磺Egr-1基因cDNA序列全长2 556bp,含134 bp的5'端非编码区、709 bp的3'端非编码区和1 713 bp的开放阅读框,编码570个氨基酸.瘤背石磺Egr-1蛋白分子质量为61.31 kD,理论等电点为6.14,平均疏水指数-0.491,不含信号肽;二级结构和三级结构预测显示有α螺旋和β折叠.瘤背石磺Egr-1基因在其腹足、背部皮肤、神经节、肝胰腺、两性腺中均有表达,在神经节和两性腺中高表达,背部皮肤和肝胰腺中组织表达量最低(P＜0.05).相比对照组,受到低频声音刺激0.5 h,后瘤背石磺神经节中Egr-1基因的表达量显著升高,且不同频率声音间表达量差异显著(P＜0.05),推测Egr-1基因参与了瘤背石磺识别低频声音功能相关的神经活动,所得结果为进一步研究瘤背石磺识别处理声音信息的分子机制提供重要的基础数据.     

瘤背石磺Os-NMHC的克隆、表达分析以及NMHC进化节点探讨

本研究以石磺科贝类转录组数据库为基础,克隆出一条Ⅱ型非肌肉型肌球蛋白重链(NMHCⅡ)基因的全长c DNA,将其命名为Os-NMHC。该序列全长为6 057 bp,包括5 733 bp的开放阅读框,236 bp的5'端非翻译区,88 bp的3'端非翻译区,共编码1 910个氨基酸。预测蛋白质等电点为5.26,相对分子质量为220.46 k D。通过Phyre2程序和Pymol软件构建蛋白质三级结构图,预测蛋白质二级结构以α螺旋和β折叠为主;通过Clustalx和dna MAN软件进行氨基酸序列比对,发现其与爪蟾NMHCⅡA序列一致度为60.37%,其与爪蟾NMHCⅡB序列相似度为61.47%;通过Bayes软件构建系统进化树,发现其与加州海兔亲缘关系最近。通过q RT-PCR技术检测,发现该基因在四种石磺的背部、腹部、腹足部、肺囊、心脏、神经节中均有不同程度的表达。种间表达水平与进化趋势相一致,依次为:瘤背石磺≥平疣桑椹石磺里氏拟石磺紫色疣石磺。