家蚕糖转运蛋白BmST1基因的克隆与序列分析

糖转运蛋白运输葡萄糖、果糖、半乳糖、木糖等透过细胞膜为机体提供能量.根据GenBank已登陆的其他物种的糖转运蛋白序列与家蚕基因组框架图和EST序列获得家蚕同源糖转运蛋白基因BmST1.基因编码区长1 392 bp(GenBank登录号:FJ373021),编码463个氨基酸,预测蛋白分子质量为51.635 kDa.序列分析显示基因有2个外显子,含有11个跨膜结构域.RT-PCR表明该基因仅在此文所检测的家蚕丝腺中表达.     

家蚕糖转运蛋白BmST5基因的克隆与转录活性检测

根据GenBank已登陆的糖转运蛋白序列与家蚕基因组框架图和EST序列,获得家蚕同源糖转运蛋白基因BmST5。基因编码区长1 527 bp,编码508个氨基酸,预测蛋白分子质量为55.67 kD。序列分析结果显示,该基因有典型的Sugar_tr结构域和12个疏水的跨膜结构域,与体虱等同源蛋白的一致性在50%以上。RT-PCR结果表明,该基因仅在家蚕的马氏管、生殖腺和头中有表达,在中肠、丝腺、血液、体壁和脂肪体中不表达。     

家蚕醛糖1-表异构酶基因的克隆和序列分析

为研究家蚕半乳糖代谢途径,对家蚕醛糖1-表异构酶基因(aldose 1-epimerase,AEP)进行了克隆和序列分析。结果表明:家蚕基因组中存在单拷贝的醛糖1-表异构酶基因,基因ORF框长度为1017bp,由5个外显子组成,编码由339个氨基酸残基构成的醛糖1-表异构酶蛋白。蛋白序列含有一个aldose 1-epimerase超家族结构域,同源鉴定表明其余果蝇等昆虫的醛糖1-表异构酶具有较高序列一致性。进化分析表明家蚕醛糖1-表异构酶基因较其他昆虫经历了更多的进化选择和事件。本研究为研究家蚕半乳糖代谢提供了一定理论基础。     

家蚕BmYki-1基因鉴定与表达特征

【目的】Hippo信号通路中的核心激酶通过磷酸化作用于转录共激活因子Yki来调控下游基因的表达,在控制器官大小、细胞增殖与凋亡等方面起关键作用。家蚕(Bombyx mori)作为鳞翅目模式昆虫,对其Hippo通路研究较少。论文旨在通过鉴定家蚕BmYki-1并对其序列信息和表达特征进行分析,为进一步研究中肠中Hippo信号通路提供基础,更好地了解Hippo信号通路在肠道稳态维持及组织损伤修复方面的调控机制。【方法】利用NCBI数据库及家蚕基因组数据库等相关信息,以哺乳动物和果蝇的Yki蛋白序列为依据,对家蚕Yki基因的同源序列进行鉴定;以家蚕大造品系为研究材料,利用PCR和cDNA末端快速克隆技术克隆获得家蚕BmYki两种可变剪切体的全长序列BmYki-1和BmYki-2,并基于生物信息学方法对两种剪切体的基因序列特征及蛋白结构特征进行分析;重点对BmYki-1在家蚕中肠组织中的功能进行探索;利用半定量PCR检测家蚕L5D3不同组织及中肠各个龄期BmYki-1表达情况;构建BmYki-1过表达载体并转染家蚕胚胎细胞系对其进行亚细胞定位分析;实时荧光定量PCR(qRT-PCR)检测用博来霉素损伤的家蚕中肠中BmYki-1的表达情况。【结果】家蚕中存在两种可变剪切形式的BmYki,分别为BmYki-1和BmYki-2,在家蚕基因组数据库中对应的注释号分别为BGIBMGA0082-TA和BGIBMGA0081-TA,其开放阅读框(ORF)分别为1 329和1 227 bp,分别编码442和408个氨基酸,其蛋白质分子量分别为48和44.1 kD,等电点分别为5.18和5.50,在139-171、220-252氨基酸处均各有1个WW结构域。多物种进化树表明,家蚕BmYki-1与同为鳞翅目的昆虫脐橙螟的亲缘关系最近,与鞘翅目、膜翅目昆虫较近,与双翅目昆虫较远,而与脊椎动物的亲缘关系最远。结果显示BmYki-1在家蚕中肠和丝腺中特异表达,中肠不同龄期表达谱分析结构显示表达量从2眠开始上调,在5龄的前中期表达水平较高。亚细胞定位试验表明BmYki-1蛋白在家蚕胚胎细胞系中主要存在于细胞核中,但在细胞质中也有分布。与对照相比,用博来霉素损伤的家蚕中肠中BmYki-1的表达量显著上调。【结论】获得了BmYki-1全长序列及时空表达特征,亚细胞定位BmYki-1蛋白主要在细胞核中,推测其在家蚕中肠细胞生长发育及损伤修复中起重要作用。     

家蚕ga Pdh基因的克隆及分析

从家蚕EST数据中检索到果蝇(Drosophila melanogaster)甘油醛-3-磷酸脱氢酶(GAPDH)(AAN09371)氨基酸同源序列,用seqMAN延伸,电子克隆家蚕gapdh的cds,用PCR克隆家蚕gapdh基因序列.家蚕甘油醛-3-磷酸脱氢酶(bmgapdh)基因长1 485 bp(N0:DQ202316),包括5'UTR 221 bp,3'UTR 265 bp和完整的999 bpORF框,编码333个氨基酸残基.用BLASTN进行同源性分析表明与果蝇的同源性为91%,与鹌鹑胚胎纤维细胞序列同源性最差,为71%.bmgapdh基因在家蚕基因组中是单拷贝的,包舍3个外显子.3'UTR序列包含AATAA终止信号和Poly(A).推导的氨基酸序列N端包含与NAD+结合的保守结构域:ASCTTNCL.     

家蚕核型多角体病毒ORF 75基因的生物信息学分析

通过对家蚕核型多角体病毒(Bombyx mori,nucleopolyhedrovirus:BmNPV)ORF 75基因核苷酸序列进行生物信息学分析,BmNPVORF 75基因位于病毒基因组70 485 bp和71 264 bp之间,编码259个氨基酸残基的多肽,预测分子相对质量为30.8 kDa,等电点为7.67,分子式为C1409H2157N351O390S19;蛋白在大肠杆菌内的半衰期大于10 h;酸性氨基酸(Asp Glu)占10.5%,碱性氨基酸(Arg Lys)占10.8%;蛋白的不稳定指数为42.67,是不稳定蛋白.利用Prosite数据库扫描,查到4类9个蛋白修饰位点.通过Blast搜索氨基酸同源序列发现,BmNPVORF 75同源蛋白存在于所有测序的鳞翅目昆虫杆状病毒中,不存在于其他非鳞翅目昆虫杆状病毒中.同源序列比对结果,BmNPVORF75蛋白的氨基酸序列与苜蓿银纹夜蛾核型多角体病毒(Autographa californica MNPV)ORF92之间的同源性达到100%,应为相同基因.依照BmNPVORF75同源基因序列相似性,对13种昆虫杆状病毒进行进化树构建分析,其中,BmNPVORF75与薄荷灰夜蛾多粒包埋型核型多角体病毒(Rachiplusia ouMN-PV)ORF89基因进化距离很近,同源性较高.     

家蚕sirtuin家族基因的鉴定及系统发生与表达芯片分析

【目的】鉴于sirtuin家族基因重要而多样性的功能,从家蚕全基因组中鉴定sirtuin家族基因,并进行基因结构、蛋白结构及其理化性质、基因进化、组织表达芯片分析及在不同组织中的定量表达情况分析,为研究家蚕sirtuin家族基因的功能和推动家蚕模式生物系统化的研究奠定基础。【方法】基于家蚕基因组数据库,通过生物信息学手段,利用比较基因组学方法,鉴定家蚕sirtuin家族成员;开放阅读框（ORF）的预测用ORFfinder进行;使用SIM4进行ORF的内含子和外显子的预测;用GSDS和ExPaSy在线工具分别进行基因结构图和蛋白序列理化性质的预测;用CLUSTAL_X软件进行多序列联配及对其二级结构进行分析,并用ESpript进行二级结构作图;使用SMART在线软件进行蛋白功能域预测;MEGA5.0软件用于系统发生树分析;利用已有的家蚕幼虫5龄第3天的芯片数据进行组织表达分析;利用荧光定量PCR技术检测家蚕sirtuin家族基因在5龄第3天幼虫不同组织中的表达情况。【结果】系统分析鉴定了家蚕中存在的5个sirtuin家族基因（Bmsirt2、Bmsirt4、Bmsirt5、Bmsirt6、Bmsirt7）,共分为4类（I、II、III、IV）。5个基因分布在家蚕5条染色体上,均为单拷贝基因。基因结构分析显示5个基因均为多外显子基因。同源比对和系统进化分析发现家蚕的sirtuin家族基因与类群中其他昆虫的同源基因形成明显的直系同源关系且高度同源,同样不含有sirt3。蛋白结构预测发现家蚕的sirt6与其他物种的sirt6蛋白一样含有两个sir2结构域聚在一起。组织表达芯片分析发现,sirtuin家族基因在多个组织中具有转录活性。荧光定量PCR检测结果显示家蚕的Bmsirt4在脂肪体、丝腺中低表达;Bmsirt5在精巢、中肠中高量表达,在脂肪体、血液、丝腺中低量表达,与芯片数据基本一致。【结论】通过全基因组分析,家蚕共有5个sirtuin家族成员,进化上分为4类,且与其他昆虫高度同源,芯片数据和实时荧光定量 PCR 结果基本一致,分析表明组织表达模式具有多样性。     

家蚕DNA甲基转移酶功能预测及其在BmNPV感染下的表达特征

【目的】明确家蚕DNA甲基转移酶基因(BmDNMT)生物信息学基本特征及其在家蚕核型多角体病毒(BmNPV)感染前后的表达情况,揭示DNA甲基化在家蚕抗病毒免疫方面的作用机制,为挖掘家蚕抗病毒标志基因和药物靶标蛋白等提供理论依据。【方法】通过OrthoDB、MultiLoc2、SherLoc2、PSORTII、SMART、SWISS-MODEL及Schr?dinger等在线生物信息学分析软件进行BmDNMT蛋白氨基酸同源比对、系统进化分析、亚细胞定位、功能结构域预测、三级结构同源建模及小分子配体对接口袋预测,并采用实时荧光定量PCR分析BmDNMT基因在家蚕感染BmNPV后不同时间不同组织中的时空表达特征。【结果】BmDNMT基因包含BmDNMT1和BmDNMT2,分别位于家蚕8号染色体和11号染色体上,其推导BmDNMT氨基酸序列均与烟草天蛾DNMT氨基酸序列的亲缘关系最近。BmDNMT1蛋白大量存在于细胞核,少量分布在细胞质;而BmDNMT2蛋白大量存在于细胞质,少量分布在细胞核及线粒体。BmDNMT1蛋白的功能结构域多于BmDNMT2蛋白,二者均含有DNA甲基化酶功能结构域,且具有潜在药物结合口袋。BmNPV感染会影响BmDNMT1和BmDNMT2基因在家蚕不同组织中表达差异,BmNPV感染4 h后这2个基因在家蚕中肠的表达差异已非常明显,说明家蚕DNA甲基化可能在病毒感染早期已发生,且中肠可能是最早响应的组织。BmNPV感染后,BmDNMT1和BmDNMT2基因的相对表达量和表达趋势并不一致。【结论】BmDNMT1和BmDNMT2基因的染色体位置、亚细胞定位及功能结构域等存在差异,BmNPV感染后二者在家蚕不同组组织中的相对表达量和表达趋势也不一致,推测BmDNMT1和BmDNMT2基因在家蚕DNA甲基化过程中行使不同的功能。BmDNMT1和BmDNMT2蛋白三维结构具有潜在的药物结合口袋,可能是直接影响DNA甲基化状态的药物靶标。     

蜜蜂(Apis mellfiera)腺苷酸转移载体基因cDNA的电子克隆

以果蝇腺苷酸转移载体基因cDNA序列为信息探针,对蜜蜂EST数据库进行同源检索筛选,克隆了蜜蜂腺苷酸转移载体基因(Am ant)的cDNA序列(GenBank登记号为AY332626),该基因全长1 251bp.经RT-PCR克隆、序列分析验证,结果表明与电子克隆序列完全一致;该基因具有完整的开放阅读框架(ORF),编码蛋白为300个氨基酸,通过对人、果蝇、家蚕及烟草天蛾的腺苷酸转移载体蛋白序列比较,发现该基因具有高度的保守性;说明根据物种间同源基因序列,进行跨物种EST数据库的同源检索筛选、拼接,是基因克隆的一条有效途径.     

家蚕中Brown候选基因的克隆及序列分析

Brown是一种色素运输载体基因(ABC transporters),与色素颗粒形成与转运相关,对昆虫的眼色形成有着重要影响.根据果蝇中Brown蛋白氨基酸序列,在家蚕数据库Silk DB中进行相似性搜索,并结合cDNA末端快速扩增技术(RACE)获得家蚕brown候选基因的cDNA序列,全长1887 bp,开放阅读框(ORF)大小为1797 bp,编码598个氨基酸残基,该基因组DNA含有外显子11个,且起始密码子在第1个外显子内.预测蛋白序列有典型的ABC_ trans和ABC2_ membrane结构域,同源性分析表明,编码的蛋白序列归类至ABC_trans家族中的Brown蛋白亚族.     

猪链球菌ZKHY株gdh基因的克隆与序列分析

对猪链球菌ZKHY株的谷氨酸脱氢酶基因(gdh)进行克隆和序列分析,以ZKHY株的基因组DNA为模板,采用PCR方法扩增出谷氨酸脱氢酶基因片段,克隆于pMD-18T载体,转化宿主菌JM109中进行序列测定。将测序结果与GenBank已登录序列进行核苷酸和氨基酸的同源性分析。序列分析显示,成功克隆了猪链球菌ZKHY株的gdh基因,ZKHY与已报道的猪链球菌gdh基因有密切的亲缘关系,核酸序列与血清2、7、9型的同源性为97.2%~98.4%,其中与2型菌株同源性为97.2%~97.3%;与7型菌株同源性为98.4%;与9型菌株同源性为97.6%。其编码的氨基酸序列同源性则更高,与GenBank中已收录的序列同源性在98.9%以上。ZKYH株可能是属于2、7、9型之外的其他血清型;所克隆的基因在猪链球菌之中非常保守,可以进行表达以用作免疫学方面的相关研究。     

Tonic activation of NMDA receptors by ambient glutamate enhances excitability of neurons

Voltage clamp recordings and noise analysis from pyramidal cells in hippocampal slices indicate that N-methyl-D-aspartate (NMDA) receptors are tonically active. On the basis of the known concentration of glutamate in the extracellular fluid, this tonic action is likely caused by the ambient glutamate level. NMDA receptors are voltage-sensitive, thus background activation of these receptors imparts a regenerative electrical property to pyramidal cells, which facilitates the coupling between dendritic excitatory synaptic input and somatic action potential discharge in these neurons.     

A family of AMPA-selective glutamate receptors

Four cloned cDNAs encoding 900-amino acid putative glutamate receptors with approximately 70 percent sequence identity were isolated from a rat brain cDNA library. In situ hybridization revealed differential expression patterns of the cognate mRNAs throughout the brain. Functional expression of the cDNAs in cultured mammalian cells generated receptors displaying alpha-amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazole propionic acid (AMPA)-selective binding pharmacology (AMPA = quisqualate greater than glutamate greater than kainate) as well as cation channels gated by glutamate, AMPA, and kainate and blocked by 6,7-dinitroquinoxaline-2,3-dione (CNQX).     

Hemichannel-mediated inhibition in the outer retina

An essential feature of the first synapse in the retina is a negative feedback pathway from horizontal cells to cones. Here we show that at this synapse, connexin26 forms hemichannels on horizontal cell dendrites near the glutamate release site of the cones. Blocking these hemichannels hyperpolarizes horizontal cells, modulates the Ca2+ channels of the cones, and abolishes all feedback-mediated responses. We propose a feedback mechanism in which the activity of the Ca2+ channels and the subsequent glutamate release of the cones are modulated by a current through these hemichannels. Because the current through the hemichannels depends on the polarization of the horizontal cells, their activity modulates the output of the cones.     

SynCAM,a synaptic adhesion molecule that drives synapse assembly

Synapses, the junctions between nerve cells through which they communicate, are formed by the coordinated assembly and tight attachment of pre- and postsynaptic specializations. We now show that SynCAM is a brain-specific, immunoglobulin domain-containing protein that binds to intracellular PDZ-domain proteins and functions as a homophilic cell adhesion molecule at the synapse. Expression of the isolated cytoplasmic tail of SynCAM in neurons inhibited synapse assembly. Conversely, expression of full-length SynCAM in nonneuronal cells induced synapse formation by cocultured hippocampal neurons with normal release properties. Glutamatergic synaptic transmission was reconstituted in these nonneuronal cells by coexpressing glutamate receptors with SynCAM, which suggests that a single type of adhesion molecule and glutamate receptor are sufficient for a functional postsynaptic response.     

Glia-synapse interaction through Ca2+-permeable AMPA receptors in Bergmann glia

Glial cells express a variety of neurotransmitter receptors. Notably, Bergmann glial cells in the cerebellum have Ca2+-permeable alpha-amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazolepropionic acid (AMPA)-type glutamate receptors (AMPARs) assembled without the GluR2 subunit. To elucidate the role of these Ca2+-permeable AMPARs, we converted them into Ca2+-impermeable receptors by adenoviral-mediated delivery of the GluR2 gene. This conversion retracted the glial processes ensheathing synapses on Purkinje cell dendritic spines and retarded the removal of synaptically released glutamate. Furthermore, it caused multiple innervation of Purkinje cells by the climbing fibers. Thus, the glial Ca2+-permeable AMPARs are indispensable for proper structural and functional relations between Bergmann glia and glutamatergic synapses.     

Gating the selectivity filter in ClC chloride channels

ClC channels conduct chloride (Cl-) ions across cell membranes and thereby govern the electrical activity of muscle cells and certain neurons, the transport of fluid and electrolytes across epithelia, and the acidification of intracellular vesicles. The structural basis of ClC channel gating was studied. Crystal structures of wild-type and mutant Escherichia coli ClC channels bound to a monoclonal Fab fragment reveal three Cl- binding sites within the 15-angstrom neck of an hourglass-shaped pore. The Cl- binding site nearest the extracellular solution can be occupied either by a Cl- ion or by a glutamate carboxyl group. Mutations of this glutamate residue in Torpedo ray ClC channels alter gating in electrophysiological assays. These findings reveal a form of gating in which the glutamate carboxyl group closes the pore by mimicking a Cl- ion.     

Detection of sweet and umami taste in the absence of taste receptor T1r3

The tastes of sugars (sweet) and glutamate (umami) are thought to be detected by T1r receptors expressed in taste cells. Molecular genetics and heterologous expression implicate T1r2 plus T1r3 as a sweet-responsive receptor,and T1r1 plus T1r3,as well as a truncated form of the type 4 metabotropic glutamate receptor (taste-mGluR4),as umami-responsive receptors. Here,we show that mice lacking T1r3 showed no preference for artificial sweeteners and had diminished but not abolished behavioral and nerve responses to sugars and umami compounds. These results indicate that T1r3-independent sweet- and umami-responsive receptors and/or pathways exist in taste cells.     

Synaptic excitation may activate a calcium-dependent potassium conductance in hippocampal pyramidal cells

In hippocampal CAl pyramidal cells, orthodromic synaptic excitation is followed by an early hyperpolarization mediated by gamma-aminobutyric acid (GABA) and a late non-GABA-mediated hyperpolarization that has properties consistent with an increase in potassium conductance. Depolarizations produced by iontophoretically applied glutamate are followed by hyperpolarizations that have features in accordance with an increase in potassium conductance. The hyperpolarizations are independent of chloride and resistant to tetradotoxin but are blocked by a low-calcium, high-cobalt medium. Voltage clamping the glutamate depolarization does not reduce the subsequent hyperpolarization, indicating that the hyperpolarization results from a direct increase in calcium conductance produced by glutamate, rather than from activation of voltage-sensitive calcium channels. A single transmitter, possibly acting on one type of receptor and channel, may initiate both excitation and inhibition in the same postsynaptic cell.     

凡纳滨对虾肌钙蛋白Ⅰ型基因4种不同剪切体的序列分析

采用RT-PCR技术克隆了凡纳滨对虾肌钙蛋白Ⅰ基因全长编码序列,对其核苷酸序列和编码的氨基酸序列进行了生物信息学分析,并在对虾肌钙蛋白Ⅰ基因的编码区查找了单核苷酸多态性位点。结果显示：本研究克隆获得了凡纳滨对虾肌钙蛋白Ⅰ基因的4个可变剪切体,其编码的蛋白质均具有Troponin超家族结构域特征,同源性比对发现该蛋白的氨基酸序列在节肢动物中高度保守。系统进化分析发现凡纳滨对虾Tn-Ⅰ3和Tn-Ⅰ4与中国对虾和小龙虾的Tn-Ⅰ遗传距离较近,而Tn-Ⅰ1和Tn-Ⅰ2单独聚为一支,且与其他物种Tn-Ⅰ遗传距离较远;通过测序比较不同个体凡纳滨对虾Tn-Ⅰ基因序列发现在Tn-Ⅰ的4种不同剪切体编码区共同序列区第302位和472位碱基分别存在2个（A/G） SNP位点,其中位于第302位碱基的（A/G）错义突变使编码氨基酸由甘氨酸变为了谷氨酸（G/E）。凡纳滨对虾Tn-Ⅰ基因不同剪切体及编码区错义突变的发现为进一步探讨其基因功能奠定了基础。