条斑紫菜eIF4A基因的电子克隆与试验验证

以拟南芥eIF4A氨基酸序列为信息探针,在条斑紫菜EST(Expressed sequence tag)数据库中找到高度相似的EST,通过人工序列拼接及RT-PCR确认得到了翻译起始因子4A(Eukaryotic translation initiation factors 4A,eIF4A)基因PyeIF4A的cDNA序列.该cDNA序列含有长1278 bp的完整开放阅读框,编码蛋白(PyeIF4A)分子量47.4 kDa,长425 AA.PyeIF4A与小鼠、非洲爪蟾、水稻和拟南芥等多种动植物的eIF4A具有较高的序列一致性,含有eIF4A的保守基序.     

条斑紫菜细胞质甘油醛-3-磷酸脱氢酶的cDNA克隆和序列分析

利用已知甘油醛-3-磷酸脱氢酶(GAPDH)的特征性保守区域获得的探针筛选条斑紫菜cDNA文库，获得了1个全长的cDNA克隆GAP2，编码细胞质甘油醛-3-磷酸脱氢酶(GAPC)。其中GAP2 cDNA插入片段为1596bp，包括一个1008bp的开放阅读框编码336个氨基酸的细胞质甘油醛-3-磷酸脱氢酶(GAPC)蛋白。将获得的GAPC蛋白的氨基酸序列与其它物种的GAPDH序列进行多重序列比较后，发现条斑紫菜的GAPC氨基酸序列包含了4个高度保守的结构域。条斑紫菜GAPC的cDNA序列中GC含量很高，为64．2％，与紫菜EST分析中得到的结果(65．2％)近似。通过GAPDH的分子发育进化分析，对红藻的分类地位进行了初步探讨，条斑紫菜的细胞质甘油醛-3-磷酸脱氢酶的cDNA序列已登记到GenBank数据库，序列号分别为：AY273820。     

条斑紫菜Mu型谷胱甘肽S-转移酶基因克隆与分析

谷胱甘肽S-转移酶是动植物重要的解毒酶,分布广泛,类型众多。本研究利用生物信息学方法和RT-PCR技术获得了条斑紫菜一条新谷胱甘肽S-转移酶(PyGST2)基因的cDNA序列,该基因含有完整的开放阅读框,并且受到铅胁迫的诱导表达。PyGST2蛋白具有谷胱甘肽S-转移酶家族的保守结构域和保守氨基酸残基,与Mu型谷胱甘肽S-转移酶的序列一致性最高,与Alpha、Sigma和Pi型谷胱甘肽S-转移酶的次之,在进化树上远离高等植物的各型谷胱甘肽S-转移酶,而与动物的Mu型谷胱甘肽S-转移酶聚为一支。该Mu型谷胱甘肽S-转移酶的克隆为后续研究条斑紫菜抗逆机制奠定了基础。     

鳜胃蛋白酶原基因cDNA全长的克隆与序列分析

利用RT–PCR和cDNA末端快速扩增法(RACE)克隆鳜(Siniperca chuatsi)胃蛋白酶原基因cDNA全长序列，并对该基因的结构特征和系统进化关系进行了分析。鳜胃蛋白酶原基因cDNA序列全长1367 bp，5′端非翻译区43 bp，3′端非翻译区187 bp，开放阅读框(ORF)1137 bp，共编码378个氨基酸。鳜胃蛋白酶原氨基末端存在信号肽和激活肽序列，序列中含有催化活性必需的2个天冬氨酸残基和构成二硫键的6个半胱氨酸残基。鳜胃蛋白酶原氨基酸序列与其他脊椎动物胃蛋白酶原氨基酸序列的同源性为59.9%～91.2%，表明胃蛋白酶原基因在脊椎动物的长期进化中比较保守。鳜胃蛋白酶原基因的成功克隆不仅为进一步研究该基因的时空表达奠定基础，而且为鱼类胃蛋白酶原的分子特征和进化提供了新的资料。     

栉孔扇贝C型凝集素基因的cDNA克隆和序列分析

利用本实验室已建立的栉孔扇贝cDNA文库中已知表达序列标签(expression sequence tag,EST),采用cDNA末端快速扩增(rapid amplification of cDNA end,RACE)技术获得目的基因的cDNA编码全序列.利用BLAST比对分析,结果发现目的基因序列与日本鳗鲡(Anguilla japonica)C型凝集素(C-type Lectin)E值达4e-19;利用Clustalw软件将目的基因与脊椎动物和节肢动物C型凝集素的多序列比对,发现克隆片段具有C型凝集素家族的标签序列模式且有很高的同源性,在该序列中形成二硫键的4个保守的半胱氨酸,与其他物种C型凝集素的二硫键结构非常相似;同时发现在其成熟肽中含有糖识别域(carbohydrate recognition domain,CRD),且Cys的位点是保守的.分析结果表明我们克隆的目的基因极可能为栉孔扇贝(Chlamys farreri)的C型凝集素基因.     

条斑紫菜抗坏血酸过氧化物酶基因的cDNA克隆和序列分析

利用细胞质抗坏血酸过氧化物酶(APX)基因部分片段为探针，从条斑紫菜(Porhyra yezoensis)叶状体的cDNA文库中筛选出1种新型的编码APX的全长cDNA克隆。该克隆开放阅读框编码242个氨基酸，与高等植物已知的胞质APX序列相似，同时具有两个特征性的保守区域。推导的氨基酸序列具有与在一种单细胞红藻(Galdieria partite)中发现的APX-B相似的杂交类型结构，这种结构可能是红藻或者非绿色光合生物的APX的重要特征。该cDNA克隆编码区G C含量达到63．7％，其中密码子的第3位G C含量高达88．4％。本实验得到的抗坏血酸过氧化物酶基因的cDNA序列已登录到GenBank数据库中，登录序号为：AY282755。     

条斑紫菜泛素结合酶基因的cDNA序列克隆与分析

泛素蛋白酶体系统（ubiquitinproteasomes system，UPS）是真核生物重要的翻译后修饰系统，参与了许多重要的生理反应，同时也参与了蛋白质的质量控制和细胞的稳态维持，因此研究条斑紫菜UPS有助于阐明条斑紫菜在逆境胁迫下通过UPS降解异常蛋白和调节蛋白的生物学活性。泛素结合酶（ubiquitinconjugating enzyme，E2）是UPS的重要组成部分。根据电子克隆结果指导RT-PCR实验，成功克隆了条斑紫菜泛素结合酶基因（PyE2）的cDNA序列（GenBank accession：FJ232910）。该cDNA序列含有长444 nt的完整ORF，编码蛋白（PyE2）的分子量16.6 ku，长147 AA。PyE2与其它物种的E2具有高度的一致性和相似性，反映出E2在进化上相当保守。PyE2含有E2活性位点的保守序列及半胱氨酸残基，其三维结构与人的I类E2高度一致。PyE2不含C端和N端延伸结构，所以在条斑紫菜E2家族中属于I类E2。     

鲤肌肉肌原纤维结合型丝氨酸蛋白酶的分子克隆

肌原纤维结合型丝氨酸蛋白酶(myofibril-bound serine proteinase,MBSP)是最近发现的一种蛋白酶。该酶参与肌原纤维蛋白的降解及鱼糜制品弹性的下降。但是,对该酶一级结构的研究,迄今为止,未有报道。本文根据已测定的鲤MBSP N-末端氨基酸序列以及丝氨酸蛋白酶活性中心保守序列设计兼并引物,结合RT-PCR技术实现了MBSP基因片段的扩增。再根据克隆到的MBSP片段序列设计基因特异引物,用于MBSP基因的5′和3′末端快速扩增。综合以上结果,鲤MBSP的全长被确定。序列分析表明,MBSP cDNA含有一732 bp的开放阅读框,编码243个氨基酸残基,其中信号肽长度为21个氨基酸残基。组成丝氨酸蛋白酶活性中心的氨基酸残基(His61,Asp107和Ser197)在MBSP中保守存在。成熟MBSP含有222个氨基酸残基,分子量为24.5 ku,比其天然蛋白的分子量30 ku略小。成熟MBSP的等电点为10.43。鲤MBSP与鲫MBSP,猪胰蛋白酶,牛胰蛋白酶,美洲鲽胰蛋白酶的同源性分别为80.6%,55.8%,55.3%和53.9%。而与仓鼠肌肉中具有胰凝乳蛋白酶性质的蛋白酶的同源性为39.2%。MBSP有高含量的赖氨酸残基(11.93%),此特性可能与该酶的肌原纤维结合特性有关。     

条斑紫菜HSP90基因的克隆与表达分析

为了研究HSP90在条斑紫菜胁迫耐受中的作用,克隆了条斑紫菜HSP90基因(命名为PyHSP90),采用定量RT-PCR研究了其表达规律。PyHSP90基因包含一个长2274nt的完整开放阅读框,编码757个氨基酸。PyHSP90蛋白定位于细胞质中,具有HSP90蛋白家族的特征序列和保守结构域,与多种生物的HSP90具有较高的序列一致性。在进化树上条斑紫菜等红藻的HSP90与隐藻的亲缘关系最近,与绿藻和陆生植物亲缘关系较远。低温和高温胁迫都能显著性地诱导条斑紫菜叶状体PyHSP90基因的表达,而且表达量与胁迫程度成正相关;低盐胁迫下PyHSP90基因表达上调;而失水胁迫下PyHSP90基因表达下调。     

编码缺刻缘绿藻乙酰辅酶A羧化酶BCCP亚基的基因克隆与表达分析

为了探讨在氮饥饿对缺刻缘绿藻花生四烯酸(ArA)合成与积累的影响,通过cDNA末端快速扩增(RACE)和设计简并引物进行反转录(RT)-PCR扩增,克隆了编码该藻异质型乙酰辅酶A羧化酶(ACCase)的2个生物素羧基载体蛋白(BCCP)的基因序列。其中MiBCCP1基因的cDNA序列长1 267 bp,包含的5'-非翻译区(UTR)长44 bp,3'-UTR长524 bp,开放阅读框(ORF)长699 bp,编码232个氨基酸并含有45个氨基酸序列的叶绿体定位信号肽;预测成熟蛋白分子量约为20 ku。MiBCCP2基因的ORF长789 bp,编码263个氨基酸并含有49个氨基酸的叶绿体定位信号肽,推测成熟蛋白分子量约为22 ku,但其羧基端缺乏生物素酰基化位点。邻接法(NJ)构建的聚类图显示它们分属于2个不同的分支(靴带值为100)。采用半定量反转录(RT)-PCR技术分析这2个基因的表达量,结果显示,在氮饥饿光照培养条件下,它们的相对转录量都先短暂升高然后持续下调,从而表明缺刻缘绿藻脂肪酸的从头合成能力有下降的趋势。结合该藻的ArA含量在该培养条件下明显增加的结果,推测胞质中同质型ACCase对缺刻缘绿藻ArA合成与积累起着更重要的作用。