黄沙鳖β-防御素基因克隆及其表达分析

[目的]明确β-防御素在黄沙鳖先天免疫中的潜在作用,为开展黄沙鳖绿色病害防治及促进其养殖业健康发展打下基础.[方法]运用RACE克隆黄沙鳖β-防御素基因(Hs-BD1)cDNA序列,采用SignalP-5.0、PredictProtein、PSIPRED、Robetta和Clustal X等在线软件进行生物信息学分析,并通过实时荧光定量PCR检测Hs-BD1基因在黄沙鳖不同组织中的表达特征及细菌感染前后的表达变化.[结果]Hs-BD1基因cDNA序列全长493 bp,包括72 bp的5'非编码区(5'-UTR)、201 bp的开放阅读框(ORF)及220 bp的3'非编码区(3'-UTR).Hs-BD1基因编码66个氨基酸残基,包括22个氨基酸残基组成的信号肽区、3个氨基酸残基组成的前肽区和41个氨基酸组成的成熟肽区.其中,成熟肽区具有6个保守的半胱氨酸残基(31Cys、58Cys、38Cys、52Cys、42Cys和59Cys)及位于C1和C2间的甘氨酸残基(Gly),即Hs-BD1基因属于β-防御素家族.Hs-BD1氨基酸序列与中华鳖β-防御素16的相似性最高(93.9%),基于β-防御素序列相似性构建的系统发育进化树也显示黄沙鳖与中华鳖和西部锦龟聚为一支,其亲缘关系相对较近.6个保守的半胱氨酸残基分别以C1-C5、C2-C4和C3-C6的连接方式形成3个二硫键;Hs-BD1成熟蛋白三级结构是由α-螺旋、β-折叠和无规则卷曲组成.Hs-BD1基因在黄沙鳖肝脏、脾脏、肺脏和肾脏中的相对表达量较高,在心脏、肠道、肌肉、脑组织和表皮中的相对表达量均较低;以温和气单胞菌攻毒后,Hs-BD1基因在黄沙鳖脾脏中的相对表达量呈上升—下降—上升—下降的变化趋势,在攻毒后第3和36 h共出现2个表达峰值,对应的相对表达量分别是攻毒前(0 h)的20.8和10.6倍,差异均极显著(P<0.01).[结论]Hs-BD1基因在黄沙鳖的多个组织中均有表达,尤其在肝脏、脾脏、肺脏和肾脏中的相对表达量较高,且可被温和气单胞菌感染诱导表达,说明Hs-BD1基因在黄沙鳖抵抗病原感染的过程中发挥调控作用.     

卵形鲳鲹组织蛋白酶L基因的克隆及其表达分析

[目的]明确卵形鲳鲹组织蛋白酶L基因(TroCatL)的遗传进化规律及其组织表达水平,为研究CatL生物学功能及其对病原的抗病机理提供理论依据.[方法]应用RT-PCR和RACE技术克隆TroCatL基因全长cDNA,采用生物信息学方法对其序列特征进行分析;并以实时荧光定量PCR(qPCR)检测TroCatL基因在健康组织中的表达情况及其表达与溶藻弧菌感染的关联性.[结果]TroCatL基因全长cDNA为1492 bp(GenBank登录号MH036350),包括开放阅读框(ORF)1011 bp、5'端非翻译区(5'-UTR)120 bp和3'端非翻译区(3'-UTR)361 bp. TroCatL基因编码336个氨基酸残基,其理论等电点(pI)5.7,预测分子质量37.93 kD,且存在CatL特有的保守结构域(ERFNIN、GNFD和GCXGG基序)及由139Cys、279His和303Asn组成的半胱氨酸蛋白酶保守活性位点.TroCatL氨基酸序列与其他鱼类CatL氨基酸序列的同源性高达83.9%~95.2%,尤其与鲈形目鰤鱼的亲缘关系最近. TroCatL基因mRNA在健康卵形鲳鲹组织中均有表达,以在肝脏中的表达最高,在脑组织中的表达最低.经溶藻弧菌感染后,TroCatL基因mRNA在肝脏、脾脏和血液中的表达水平均上调,肝脏和脾脏中的TroCatL基因mRNA在攻毒后24 h达峰值,血液中的TroCatL基因mRNA在感染后12 h达最高值.[结论]TroCatL蛋白结构域及其催化活性位点在遗传进化过程中较保守,通过参与机体的免疫应答反应,在卵形鲳鲹抵御细菌或病毒侵染的过程中扮演重要角色.     

中华鲟促甲状腺激素β亚基基因（TSHβ）cDNA序列的克隆及其表达分析

【目的】克隆中华鲟(Acipenser sinesis)促甲状腺激素β亚基(TSHβ)基因,分析其序列特征和进化特征,研究其在中华鲟中的组织表达特征和不同年龄垂体中的差异表达,为中华鲟生长发育调控研究提供基础数据。【方法】采用反转录聚合酶链式反应(RT-PCR)和cDNA末端快速扩增(RACE),克隆中华鲟TSHβ,对其cDNA序列及其推导的氨基酸序列进行序列特征分析和系统发生分析;采用实时荧光定量PCR(Real-time PCR)方法,对TSHβ-mRNA在中华鲟肝、心、脾、性腺、肠、垂体、下丘脑、中脑、端脑、小脑和延脑等组织中的表达状况,以及在1,3,5龄中华鲟个体垂体中的表达差异进行研究。【结果】克隆获得TSHβ基因,该cDNA序列全长649bp,5′和3′端非编码区分别为142和75bp;开放阅读框432bp,编码143个氨基酸。TSHβ亚基成熟多肽含有12个半胱氨酸(Cys)和2个N连糖基化位点。氨基酸序列多重比对表明,中华鲟TSHβ与促滤泡激素β亚基和促黄体激素β亚基的一致性分别为36%和35%,但与糖蛋白激素α亚基的一致性约为10%。与其他脊椎动物的TSHβ氨基酸序列进行比对发现,中华鲟TSHβ亚基与西伯利亚鲟一致性最高(98%);与鱼类、两栖类、鸟类和哺乳类的序列一致性分别约为44%,55%,56%和60%;脊椎动物TSHβ的Cys和N连糖基化位点位置高度保守。TSHβ亚基仅在中华鲟垂体中有表达;3龄雄性个体垂体中TSHβ的表达量约为1龄的9倍,3龄和5龄雌性个体垂体中的表达量均约为1龄的5倍左右。【结论】成功获得了中华鲟TSHβ亚基基因,该基因具有与其他动物TSHβ相似的结构和表达特征;雄性个体表达量高于雌性个体,其在中华鲟个体的生长发育过程中表达量上升。     

大刺鳅生长激素基因克隆与表达分析

[目的]揭示生长激素(GH)是否能以旁分泌或自分泌方式对大刺鳅(Mastacembelus armatus)的生长和发育起作用,为其生长调节研究积累基础数据.[方法]采用RACE克隆大刺鳅GH基因cDNA序列,并通过实时荧光定量PCR对大刺鳅不同组织及胚胎不同发育时期GH基因的表达情况进行分析.[结果]大刺鳅GH基因cDNA序列全长815 bp,其中,5'端非编码区长33 bp,3'端非编码区长167 bp,开放阅读框(ORF)615 bp,共编码204个氨基酸,GenBank登录号MH885947;大刺鳅GH氨基酸序列的前17个氨基酸残基组成信号肽,也存在4个保守的半胱氨酸残基(69Cys、177Cys、194Cys和202Cys).大刺鳅GH蛋白分子量为23007.33 Da,理论等电点(pI)为6.90,其氨基酸组成中以亮氨酸(Leu)的含量最高(15.7%),丝氨酸(Ser)次之(14.2%),色氨酸(Trp)含量最低(0.5%).大刺鳅GH氨基酸序列与斑鳜(Siniperca scherzeri)、花鲈(Lateolabrax maculatus)和黄鳝(Monopterus albus)的同源性较高,对应的同源性分别为95.59%、95.07%和92.16%;在基于GH氨基酸序列同源性构建的系统发育进化树中,大刺鳅与同属于合鳃目的黄鳝聚为一支,亲缘关系最近.GH基因在大刺鳅不同组织中均有表达,其中以脑组织中的相对表达量最高,而肠道中的相对表达量最低;GH基因在大刺鳅胚胎各发育时期也均有表达,其中以囊胚期的相对表达量最高,而出膜期的相对表达量最低.[结论]大刺鳅GH基因具有高度的保守区域,在各组织中广泛表达,尤其在脑组织中高表达,说明GH是以自分泌或旁分泌方式对大刺鳅生长发挥重要作用,且在胚胎发育过程中对细胞分化具有促进作用.     

黄沙鳖抗菌肽cathelicidin基因克隆及表达特征分析

[目的]克隆黄沙鳖cathelicidin基因并分析其组织分布特征及在攻毒后的表达变化,为深入研究cathelicidin功能及在黄沙鳖先天免疫中的潜在作用提供基础数据.[方法]采用RT-PCR结合RACE克隆黄沙鳖cathelicidin基因cDNA全长序列,利用生物信息学分析软件对黄沙鳖cathelicidin基因及其推导氨基酸序列进行结构特征分析,并采用实时荧光定量PCR检测黄沙鳖cathelicidin基因在不同组织中的表达特征及攻毒后的表达变化.[结果]黄沙鳖catheli-cidin基因cDNA序列全长1026 bp(GenBank登录号MK250818),包括483 bp的开放阅读框(ORF)、315 bp的5'非编码区(5'UTR)和228 bp的3'非编码区(3'UTR).黄沙鳖cathelicidin基因cDNA序列编码160个氨基酸,包括氨基端的信号肽区域、含有4个保守半胱氨酸(Cys)残基的cathelin区域及羧基端的成熟肽区域.黄沙鳖cathelicidin基因推导氨基酸序列与中华鳖cathelicidin基因推导氨基酸序列(KY948708.1)的相似性最高,为97.5%;基于cathelicidin基因推导氨基酸序列相似性构建的系统发育进化树也显示黄沙鳖与中华鳖的亲缘关系最近.黄沙鳖cathelicidin基因在脾脏和肝脏中的相对表达量相对较高,其次是心脏,在脑组织、肾脏、肠道、肌肉、表皮和背甲的相对表达量较低.以温和气单胞菌攻毒后,黄沙鳖脾脏cathelicidin基因相对表达量呈升—降—升—降的波动变化趋势,出现2个峰值(攻毒后第3和36 h),对应的cathelicidin基因相对表达量分别是对照(注射等量无菌生理盐水)的23.1和3.5倍.[结论]黄沙鳖catheli-cidin基因在脾脏和肝脏中高表达量,且可被温和气单胞菌感染诱导,说明cathelicidin基因在黄沙鳖抵抗病原感染过程中发挥重要作用.     

南方红豆杉MCT基因克隆、功能验证及组织表达特异性检测

[目的]克隆南方红豆杉的2-C-甲基-D-赤藓醇-4-磷酸胱氨酰转移酶(MCT)基因(TcMCT),分析其功能,并检测组织表达特异性,为深入研究TcMCT基因在紫杉醇生物合成中的作用机制提供理论依据.[方法]采用cDNA末端快速扩增(RACE)技术获得TcMCT基因的cDNA全长序列,对其编码蛋白进行生物信息学分析及亚细胞定位,采用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)检测TcMCT基因的组织表达模式,并在大肠杆菌中超表达该基因以验证其功能.[结果]克隆获得的TcMCT基因cDNA序列全长为1293 bp,开放阅读框(ORF)为942 bp,编码313个氨基酸.TcMCT蛋白与其他植物MCT蛋白中均含保守的MEP结合位点和CTP结合位点,但在N端氨基酸序列保守性较差,其中与同为裸子植物银杏GbMCT蛋白的亲缘关系最近,氨基酸序列的相似性为59.3%.TcMCT蛋白的三级结构与AtMCT蛋白相似,均属于同源二聚体.TcMCT蛋白N端含84个氨基酸残基的质体转运肽,且以Arg88作为切割位点,定位于叶绿体中.TcMCT基因在南方红豆杉不同组织中均有表达,在绿色树皮中的相对表达量显著高于其他组织(P<0.05,下同),且在老叶和嫩叶中的相对表达量显著高于茎和根,在茎和根中的表达量极少甚至不表达.大肠杆菌中超表达TcMCT基因可促进β-胡萝卜素大量积累.[结论]不同物种MCT氨基酸序列具有较高的保守性,TcMCT基因具有明显的组织表达特异性,可调控萜类物质如β-胡萝卜素等的生物合成,推测其在紫杉醇生物合成中发挥重要调控作用.     

蛋白激酶C的克隆和生物信息学分析

[目的]PKC在信号转导、气孔调节、细胞分化中具有重要作用.该研究目的是为了克隆蛋白激酶C并预测它的性质.[方法]从玉米B73中克隆得到zmPKC(玉米蛋白激酶C)的cDNA,并目.通过生物信息学的方法预测了它的特性,包括保守结构域、理化性质、特殊磷酸化位点和N端糖基化位点等.[结果]证明zmPKC长1 269 bp,编码422个氨基酸,有一个外显子和俩个内含子及一个蛋白激酶域,2个N端糖基化位点和28个特殊磷酸化位点,等电点为4.98,分子量为132 074.70.[结论]zmPKC的克隆和生物信息学分析能利于进一步研究PKC的功能.     

兔IFN-γ基因的克隆、遗传进化分析及其表达

运用RT-PCR技术对用ConA刺激后的中国白兔外周血淋巴细胞(PBMCr)进行扩增,将纯化后的PCR产物克隆入pMD18-T中进行序列测定,并进行遗传进化分析.结果发现:该基因全长501 bp,编码167个氨基酸,其中前20个氨基酸残基构成信号肽序列.与不同物种IFN-γ基因相比,核苷酸和推导的氨基酸序列有一定的差异.在推导的中国白兔IFN-γ氨基酸序列中,在41~43、108~110和117~119位存在3个潜在的N-联糖基化位点,同时存在3个Cys残基.转化重组质粒pETIFN-γ的大肠杆菌BL21(DE3)经IPTG诱导后,重组菌菌体裂解物经SDS-PAGE电泳可检测到相对分子量为22.6 kDa的重组蛋白.经凝胶薄层扫描,重组蛋白表达量可占菌体蛋白的19.2%.     

中华鲟免疫分子CD22的克隆及生物信息学挖掘

为研究中华鲟免疫分子CD22的结构及其可能对应的功能,克隆中华鲟CD22 cDNA(CsCD22),进行生物信息学分析,根据结构推测功能。结果表明,成功克隆中华鲟CD22 cDNA序列,该序列全长1 748 bp,包含1个1 170 bp的开放阅读框,共编码389个氨基酸,包含3个Ig超家族结构域和3个潜在的N-糖基化位点。综上所述,中华鲟CD22分子具有高度保守的结构特征,推测其具有与其他动物CD22分子相似的免疫学功能。     

PRRSV Hr-1/06株GP5蛋白基因的克隆及表达载体的构建

[目的]克隆PRRSV Hn-1/06株GP5蛋白基因并构建其原核表达载体.[方法]根据PRRSV美洲株ATCC-VR2332的ORF5基因序列设计特异性引物,用RT-PCR方法从Hn-1/06株中扩增得到GP5蛋白基因的片段,与PTG19-T载体连接获得其阳性克隆PTG19-T-ORF5.以该基因片段为模板分别设计ORF5完整序列和删除信号肽的ORF5序列两条引物,进行PCR扩增,将目的片段与原核表达载体pET32a连接,并对其进行酶切鉴定.[结果]扩增得到GP5蛋白基因全长序列603 bp,编码200个氨基酸残基;具有3个潜在的N-糖基化位点和9个半胱氨酸;分子量为22.4 kD,等电点为8.550;双酶切pET32a-ORF5鉴定.结果与预期一致,证实重组质粒构建成功.[结论]成功构建了PRRSV Hn-1/06株GP5蛋白基因的表达载体,为深入研究GP5蛋白的本质与功能及其致病性奠定基础.