泥蚶乙二醛酶Ⅰ基因的克隆及时空表达特征分析

为探索贝类乙二醛酶Ⅰ基因的结构及功能特征,实验利用RACE技术首次克隆获得泥蚶乙二醛Ⅰ基因(Tg-GLOI)的cDNA全长序列,并对其氨基酸序列特征及时空表达特征进行了研究。结果发现,Tg-GLOI基因的cDNA全长序列为1 807 bp,开放阅读框为540 bp,编码180个氨基酸,在27~169 aa处具有典型的乙二醛酶系保守序列;成熟的乙二醛酶Ⅰ由2个相同的亚基组成,每个亚基由乙二醛Ⅰ基因编码,其二级结构由18个α-螺旋、20个β-折叠片和36个转角组成,每个亚基各含1个Zn2+;氨基酸序列比对发现,Tg-GLOI氨基酸序列与太平洋牡蛎的同源性达到86.1%,与其他脊椎动物的同源性也都在70%以上,表现出高度保守性。qRT-PCR结果显示,Tg-GLOI基因在泥蚶成贝8个组织中均有表达,在内脏团中的表达量最高,极显著地高于其他组织(P0.01);在各发育时期中,Tg-GLOI表达量随发育进程呈逐渐升高的趋势,在眼点幼虫期达到最高,极显著高于其他时期(P0.01),而在幼虫变态至稚贝时,表达量又极显著地下降(P0.01)。研究表明,Tg-GLOI具有类似于高等动物的分子结构,并在泥蚶不同组织、不同发育时期表达差异显著,这为进一步研究该酶在贝类中的功能和作用机制奠定了重要基础。     

泥蚶胰岛素生长因子1受体基因的cDNA全长克隆及表达分析

为了研究IGF1R基因在泥蚶生长、发育过程中的调控作用,本研究基于泥蚶转录组文库的EST,利用SMART RACE技术首次克隆获得泥蚶IGF1R基因(Tg-IGF1R)c DNA全长序列,该序列全长为5793 bp,开放阅读框为4638 bp,编码1546个氨基酸。经生物信息学分析发现,该基因5′端非编码区为810 bp,3′端非编码区为345 bp,Tg-IGF1R蛋白分子量为176.01 ku,等电点为6.04,包含4个Ⅲ型纤粘连蛋白结构域,1个半胱氨酸富集区和1个酪氨酸激酶结构域,属于亲水性跨膜蛋白质。氨基酸多重比对显示Tg-IGF1R蛋白序列与人、非洲爪蟾、斑马鱼的相似性分别为45.2%、45.6%和45.4%。利用q RT-PCR技术检测了Tg-IGF1R基因在泥蚶成体不同组织及幼体不同发育时期的表达情况,发现该基因具有广泛的组织表达性,在所检测的6个组织(血液、闭壳肌、斧足、鳃、内脏团和外套膜)中均有不同程度的表达,其中血液中的相对表达量最高,并与其余5个组织间存在显著性差异,推测Tg-IGF1R以信号分子的形式参与多种组织细胞的生命过程。Tg-IGF1R基因在泥蚶个体发育过程中的9个时期均有表达,且高表达主要集中在原肠胚期,其次是担轮幼虫期和稚贝期,说明Tg-IGF1R基因可能在早期发育阶段参与了某些器官的形成。     

文蛤生长因子受体结合蛋白2(GRB2)基因克隆、时空表达及SNP位点筛查

为探索文蛤GRB2基因的结构和功能,本实验通过已构建的文蛤转录组文库,利用SMART RACE技术扩增得到了文蛤GRB2基因的cDNA全长序列,对其生物信息学、组织及发育阶段表达特征进行了分析,并利用直接测序方法在外显子中筛选SNP位点。结果显示,GRB2基因cDNA全长1791bp,开放阅读框669bp,编码223个氨基酸,蛋白由SH-SH2-SH3三个结构域组成;氨基酸序列比对发现,文蛤GRB2与泥蚶的同源性最高,达到65.6%,与脊椎动物的同源性都在60%以上,说明GRB2基因在进化过程中比较保守。qRT-PCR结果表明,GRB2在文蛤6个组织和10个发育时期中均有表达,但不同组织间的表达量并没有显著差异(P＞0.05);发育时期中的表达量呈现逐渐升高的趋势,在壳顶幼虫时期达到最高,之后表达量又有所降低。SNP位点的筛选结果表明,在GRB2基因的外显子区域共发现16个SNP位点。     

半滑舌鳎Shh基因的克隆与表达及甲基化分析

通过RACE方法获得半滑舌鳎(Cynoglossus semilaevis)Hh基因家族的Shh基因,该基因全长1 922 bp,其中5′UTR 266 bp,3′UTR 360 bp,ORF1 296 bp,编码431个氨基酸,经预测该多肽的相对分子质量为47.28 k D,理论等电点6.95,具有Hh基因家族特有的保守结构域。氨基酸序列分析表明,半滑舌鳎Shh与牙鲆的同源性最高,为82%,与其他鱼类同源性为74%~81%,与非洲爪蟾的同源性为61%,与人和鼠的同源性为63%~64%。甲基化结果显示,Shh基因在1龄卵巢中的甲基化程度普遍低于雄鱼与伪雄鱼精巢。基因表达分析显示,Shh基因在胚胎期的囊胚期表达显著高于其它时期(P0.05),在雌雄成鱼8个组织器官均表达,在雌性性腺分化的关键期孵化后50 d,雌性性腺中表达量较前期升高,且显著高于同时期雄性性腺中的表达(P0.05),在雄性性腺分化的关键期80~95 d,Shh基因在雄性中的表达水平显著升高(P0.05),在8月龄、1龄及2龄雌鱼性腺中表达显著高于雄鱼与伪雄鱼。本研究表明,半滑舌鳎Shh基因在进化中高度保守,与胚胎分化、组织器官形成、雌雄性腺分化及性腺发育密切相关。     

草鱼APN基因的克隆及表达特征

氨肽酶N(APN)是肽酶M1家族的成员之一,在蛋白质的消化中发挥重要作用。采用同源克隆和RACE技术首次克隆草鱼APN基因的全长cDNA序列。该cDNA全长为3258bp,包含27bp的5UTR序列,552bp的3UTR序列,2679bp开放阅读框,编码892个氨基酸;草鱼与斑马鱼基因同源性和编码氨基酸同源性分别为81.5%和75.4%,与其他动物同源性分别为58.8%～61.2%和54.3%～60.2%。经预测,其编码蛋白的分子量为100.61ku,等电点为5.14,该蛋白具有与哺乳动物十分相似的1个螺旋跨膜结构,但跨膜区氨基酸同源性较低;系统进化分析表明,草鱼APN基因与斑马鱼的亲缘关系最近;利用Real-timePCR技术检测了该基因的发育表达,结果显示草鱼出膜4d后APNmRNA表达量相对稳定;APN在草鱼前肠、中肠和后肠均有较高的表达量,以前肠组织表达量最高;昼夜节律研究发现,肠道APN基因06:00-18:00的表达量较18:00-06:00高。     

魁蚶C型凝集素基因cDNA的克隆及表达分析

通过cDNA末端快速扩增(Rapid amplification of c DNA ends,RACE)技术克隆得到魁蚶(Scapharca broughtonii)C型凝集素(C-type lectin,Sb-Lec1)基因,该基因全长为700 bp,其中,5′-UTR为29 bp,3′-UTR为167 bp,开放阅读框长度为504 bp,编码167个氨基酸,包括长度为23个氨基酸的信号肽序列、129个氨基酸的糖识别结构域(CRD)以及参与二硫键形成的6个半胱氨酸。预测蛋白分子量为19.11 k Da,理论等电点为4.74。多序列比对结果显示,Sb-Lec1基因CRD编码的氨基酸序列与长牡蛎(Crassostrea gigas)、紫贻贝(Mytilus galloprovincialis)和海湾扇贝(Argopecten irradians)C型凝集素的同源性分别为38%~40%、34%~35%和38%~39%,Sb-Lec1基因编码的氨基酸序列与其他物种的凝集素基因具有相似的结构,均含有形成二硫键的4个保守半胱氨酸。系统进化分析结果显示,魁蚶先与贝类聚为一支,再与脊椎动物聚在一起,表明魁蚶Sb-Lec1基因在进化树上的位置与其传统分类所处位置一致。采用荧光定量PCR技术,检测了Sb-Lec1基因在组织中的表达情况,发现其在肝胰腺、血淋巴、鳃、外套膜、闭壳肌、斧足中均有表达,其中,肝胰腺表达量最高。同时,分析了Sb-Lec1基因在鳗弧菌(Vibrio anguillarum)刺激下的mRNA表达量变化情况。结果显示,与对照组相比,菌刺激组Sb-Lec1基因mRNA在各检测组织中的表达量均显著上调(P0.05),随着刺激时间的延长,表达量呈先升高后降低的趋势。本研究表明,魁蚶Sb-Lec1基因在机体免疫防御方面发挥重要功能。     

缢蛏IGFBP基因结构及生长性状相关SNP筛选

类胰岛素生长因子结合蛋白(IGFBP)是IGF系统的一部分,主要参与IGF的运输、定位和生物活性调节。本研究采用RACE技术和长PCR技术,克隆了缢蛏IGFBP基因的cDNA和DNA全长序列,应用荧光定量PCR技术分析了缢蛏不同发育时期和不同组织中IGFBP mRNA的表达特征,并进一步筛选了IGFBP基因与生长性状相关的SNP位点。序列分析表明,缢蛏IGFBP cDNA序列全长631 bp,包括5'端非编码区60 bp,3'端非编码区136 bp和开放阅读框435 bp,编码144个氨基酸。该基因含有保守的IGFBP-N端,包含12个半胱氨酸残基,其中1～18个氨基酸为信号肽,属于分泌型蛋白。IGFBP DNA全长3 122 bp,其中包含1个内含子(2 687 bp)和2个外显子(200和235 bp)。荧光定量PCR结果显示,IGFBP mRNA在消化腺组织中表达量最高;在缢蛏的稚贝期,IGFBP mRNA呈现高表达,而在其他发育时期表达量低。在IGFBP基因中筛选到4个SNP位点,其中1个SNP位点与缢蛏的壳长和体质量呈显著相关。     

泥蚶基质金属蛋白酶组织抑制因子3基因的克隆及镉免疫表达研究

通过已构建的泥蚶转录组文库EST,利用SMART RACE技术扩增得到泥蚶Tg-TIMP-3基因全长c DNA序列,并对其进行生物信息学和组织表达相关分析。结果显示,泥蚶Tg-TIMP-3 c DNA全长为804 bp,其中开放阅读框为570 bp,编码189个氨基酸;氨基酸序列比对发现其氨基酸序列与其他动物的相似性并不高,与长牡蛎的相似性仅为35.8%,但TIMP基因的两个功能域(N端和C端)相对保守。qRT-PCR检测结果显示:Tg-TIMP-3 mRNA在鳃中表达最高,外套膜和肝胰腺次之,表达量最低的是血液。在不同浓度重金属镉(Cd)攻毒后,泥蚶鳃中的Tg-TIMP-3 mRNA表达量先略微下调后显著上调达到最高,其中25μg/L和250μg/L镉攻毒后在6 h时表达量达到最高(P<0.01),500μg/L镉攻毒后在9 h时表达量达到最高,48 h后各浓度组Tg-TIMP-3基因表达受到不同程度抑制。研究表明,Tg-TIMP-3对重金属Cd免疫防御或解毒中可能起重要作用,而泥蚶鳃组织中的Tg-TIMP-3 mRNA表达对不同浓度Cd的抗逆免疫反应的灵敏度和时序上存在一定差异。     

半滑舌鳎StAR基因克隆及其在不同组织的时空表达分析

利用半滑舌鳎性腺转录组测序获得的StAR基因部分序列,设计RACE引物,克隆了半滑舌鳎StAR基因的cDNA序列,全长为1 294 bp,5'端UTR为132 bp,3'端UTR为310 bp,开放阅读框(ORF)为852 bp,共编码283个氨基酸。将半滑舌鳎StAR基因与其他物种StAR基因进行氨基酸同源性分析,结果显示,半滑舌鳎StAR与塞内加尔鳎、大口黑鲈、花鲈、金头鲷的同源性都达到了85%,与虹鳟、斜带石斑鱼及日本鳗鲡的同源性分别为81%、83%和76%。雌、雄鱼不同组织StAR基因的表达分析表明,StAR基因在雄鱼性腺中高表达,在雄鱼的肝脏、脑及心脏中表达量较低,而在雄鱼的其他组织中不表达;在雌鱼肠中不表达,在其他组织(卵巢、肝脏、脾脏、脑、垂体、肌肉、心脏、肾脏)中微量表达。荧光定量PCR分析不同组织与不同时期性腺表达谱表明,雄鱼性腺中StAR基因的表达量显著高于雌、雄鱼其他各组织(P0.05),提示StAR基因对雄鱼精巢发育起重要作用。雄鱼不同时期表达谱分析结果显示,StAR基因在66天前的精巢中不表达,在150天时表达量急剧增加,至2龄时表达量最高,3龄时表达量下降,说明该基因在精巢发育成熟过程中起重要作用。原位杂交结果显示,StAR基因主要在雄鱼精巢的精子细胞中表达,而在雌鱼的卵巢中不表达。研究表明,StAR基因在半滑舌鳎精巢发育中发挥作用,且可能在精子形成中发挥重要作用。     

草鱼小肽转运载体PepT1基因的克隆与表达特征

采用同源克隆和RACE技术克隆草鱼(Ctenopharyngodon idellus)PepT1基因的全长cDNA序列。该cDNA全长为2 762 bp,包含141 bp的5′UTR序列,479 bp的3′UTR序列,2 142 bp开放阅读框,编码713个氨基酸;草鱼与鲫(Carassius auratus)、斑马鱼(Danio rerio)的核苷酸同源性分别为77.6%和74.0%,氨基酸同源性分别为78.0%和76.7%;与其他物种的核苷酸同源性为53.9%～59.1%,而氨基酸的同源性为57.2%～61.8%。经预测,其编码蛋白的分子量为79.29 kD,等电点为5.87,该蛋白具有与哺乳动物十分相似的11个螺旋跨膜结构,跨膜区氨基酸高度保守;系统进化分析表明,草鱼PepT1基因与鲫鱼和斑马鱼的亲缘关系最近;利用Real-time PCR技术检测了该基因的时空表达,结果显示,PepT1在草鱼前肠组织表达量最高,其次是肌肉组织;草鱼出膜7 d后PepT1 mRNA表达量相对稳定;昼夜节律研究发现,肠道PepT1基因夜间的表达量较白天高。本研究旨在为小肽转运载体PepT1介导肠道转运小肽调控草鱼对饲料蛋白消化吸收的分子机理提供理论基础。     

厚壳贻贝Wnt4基因时空表达

为探究Wnt4基因在厚壳贻贝幼虫发育阶段和组织生长过程中的作用,通过RACE技术克隆了厚壳贻贝Wnt4基因c DNA全长序列,该序列全长3342 bp,开放阅读框为1074 bp,编码357个氨基酸。该序列与人、小鼠、海胆、栉孔扇贝和长牡蛎等物种的同源性分别为61%、61%、60%、71%和76%。通过实时荧光定量PCR(q RT-PCR)分析Wnt4基因在厚壳贻贝成体多个组织中(外套膜、闭壳肌、鳃、雌雄性腺、足和消化腺)均有表达,其中在外套膜中表达量最高,推测可能与贝壳形成有关;Wnt4基因在厚壳贻贝幼虫发育阶段高表达主要集中在壳顶期,并推测Wnt4基因可能参与了贝壳形态结构发生转变的过程以及某些器官的形成与发育。本研究为进一步开展双壳贝类Wnt基因家族的功能研究提供了理论依据。     

背角无齿蚌抗菌肽theromacin基因cDNA全序列克隆及表达分析

采用RACE方法,克隆了背角无齿蚌抗菌肽theromacin基因的cDNA全序列。结果显示,该cDNA序列全长为870 bp,5'端非翻译区104 bp,3'端非翻译区460 bp,开放阅读框长为306 bp,共编码101个氨基酸,相对分子量为11 166.9 u。同源性分析显示,该基因编码的蛋白与三角帆蚌theromacin基因氨基酸序列的相似度最高,为73%;与贻贝中发现的抗菌肽defensins、mytilins、myticins和mytimycins等4种类型相似度较低,属于Macin家族(登录号:KJ598604)。实时荧光定量PCR分析结果显示,该基因在血液、肝脏、外套膜、鳃、斧足和肠等组织中均有表达,在外套膜中的表达量最高,在其他组织中的表达量较低;经嗜水气单胞菌诱导后,各个组织的表达量出现明显上调的趋势且与对照组显著差异,推测theromacin基因可能在背角无齿蚌的免疫反应中起重要作用。     

拟穴青蟹PHGPx基因的克隆及其表达分析

磷脂氢谷胱甘肽过氧化物酶(Phospholipid hydroperoxide Glutathione Peroxidase, PHGPx)是GPx基因家族的重要一员,能特异地清除磷脂和胆固醇等氢过氧化物,在机体抗氧化、抗凋亡、抗炎症以及雄性性成熟等过程中发挥着重要的作用。本研究从实验室拟穴青蟹(Scylla Paramamosain)转录组数据库中筛选出该基因的EST序列,利用SMART-RACE 技术克隆得到该基因的全长cDNA。经Blast 比对后,其与丰年虾(Artemia franciscana)的PHGPx氨基酸序列一致性最高,达到69%。同时系统进化树分析表明,该基因与其他物种的PHGPx(GPx4)聚为一支,而与GPx1、GPx2等亚型距离较远,故命名该基因为Sp-PHGPx。实时定量PCR结果显示,Sp-PHGPx在成熟青蟹雌雄各组织中均有不同程度的表达,其中精巢的表达量最高;且在雌雄相同组织中,雌性性腺的表达量显著低于雄性;而在鳃和心脏中的表达量显著高于雄性。在性腺不同发育阶段,Sp-PHGPx在卵巢发育过程中的表达量差异不显著;而在精巢发育过程中,其表达量在精子细胞期(T2期)显著高于精母细胞期(T1期)和成熟精子期(T3期),同时也显著高于卵巢发育各时期的表达量。在LPS应激下,鳃和肝胰腺中Sp-PHGPx的表达量分别在6h和12h显著上调;H2O2应激下,鳃中的表达量在3 h显著升高,肝胰腺中的表达量在被检测的各时相中无显著差异。以上结果表明,Sp-PHGPx可能在免疫防御反应以及精巢的发育和成熟等过程中发挥着重要作用。     

中国明对虾MKK4基因克隆及其在氨氮胁迫下的表达分析

为初步研究中国明对虾MKK4的生物学功能,采用RACE技术克隆获得中国明对虾MKK4基因全长cDNA序列,并对该序列进行分析。结果显示,中国明对虾MKK4基因全长为2 064 bp,开放阅读框长1 221 bp,5'非编码区长214 bp,3'非翻译区长629 bp。将该基因命名为FcMKK4。推测该基因编码406个氨基酸,预测分子量为45.94 ku,理论等电点为8.50。同源性和系统进化分析发现FcMKK4与肩突硬蜱和印度跳蚁的同源性分别为80%和78%,与其他节肢动物MKK4聚为一支。荧光定量RT-PCR结果表明,FcMKK4基因在肌肉中的相对表达量最高,其次为肝胰腺。氨氮胁迫后该基因在中国明对虾肌肉、肝胰腺、血细胞、鳃、心脏、肠和胃中的表达量均显著增加,并有不同的时空表达谱式,表明FcMKK4可能参与中国明对虾非生物胁迫的应答反应。     

仿刺参EGFR基因的克隆与表达分析

表皮生长因子受体(EGFR)是多种细胞因子的受体,在细胞增殖、迁移及分化中具有重要的作用。应用RACE法首次从仿刺参体腔细胞中克隆出EGFR基因的全长cDNA序列。该cDNA全长3 826 bp,包括821 bp的5’-UTR,281 bp的3’-UTR,开放阅读框2 724 bp,编码907个氨基酸。推导的氨基酸序列55-184aa和365-487aa符合EGFR基因所具有的L1和L2受体结构域,在203-344aa和503-823aa含有EGFR家族特征区域CR1和CR2半胱氨酸富集区,并同为跨膜糖蛋白,在结构上具有一致性。经BlastP与GenBank已知物种氨基酸序列进行同源性比对,仿刺参EGFR基因氨基酸序列与果蝇EGFR相似性为49%,同源性为34%,与斑马鱼EGFR相似性为47%,同源性为34%,与淡水椎实螺EGFR相似性为49%,同源性为31%。据此推断,仿刺参EGFR基因属于EGFR家族成员。利用Real-time PCR技术检测了该基因在仿刺参各组织中的表达,结果显示在肠、呼吸树、表皮、体腔细胞、纵肌中EGFR均有表达,且体腔细胞和表皮表达量较高。结果表明,该基因可能在仿刺参组织发育和再生过程中起到重要的调控作用。     

三疣梭子蟹CYP302a1基因克隆及其表达分析

细胞色素P450(CYP)302a1是昆虫蜕皮激素合成通路中的关键酶,为了研究其在三疣梭子蟹蜕皮过程中的调控作用,实验采用反转录PCR(RT-PCR)和cDNA末端快速扩增(RACE)技术,克隆得到了三疣梭子蟹CYP302a1全长cDNA序列(GenBank登录号:KM596851).该序列全长为3 171 bp,包含一个长度为1 626 bp的开放阅读框,编码541个氨基酸;序列分析显示该氨基酸含helix-C、helix-K、helix-I、PERF及heme-binding共5个P450特征保守区域;系统进化树分析发现三疣梭子蟹CYP302a1与日本剑水蚤CYP302a1聚为一小支,再与其他物种CYP302a1聚为一支.采用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)技术分析了CYP302a1在不同组织和蜕皮过程中的表达水平变化.结果显示,CYP302a1的表达量在Y器中最高,而在其他组织中均极低(P＜0.05);蜕皮过程中,CYP302a1在蜕皮后期(A、B期)表达量最低,从蜕皮间期(C期)开始上升,至蜕皮前期的D1亚期达到最大值,随后下降.结果表明CYP302a1在三疣梭子蟹蜕皮调控中可能起着重要作用.     

日本沼虾表皮几丁质合成酶基因克隆及表达分析

为了解日本沼虾几丁质合成酶（Chs）基因在蜕皮过程中的作用,本实验采用RACE技术首次从表皮中克隆了几丁质合成酶基因（MnChs）cDNA全长,并用生物软件对其序列进行生物信息学分析,RT - PCR技术检测该基因的时空表达模式。结果表明,其cDNA全长5133 bp,5′UTR为 283 bp,3′UTR为 159 bp,开放阅读框（ORF）长度为4701 bp,编码1566个氨基酸,分子量为179.57 KDa,理论等电点为6.09,包含两个几丁质合成酶的标签序列EDR和QRRRW及Chitin-synth-C结构域。经BLAST比对,与日本仿长额虾、淡水枝角水蚤Chs相似性分别为89 %和63 %。RT - PCR结果显示,在蜕皮周期各阶段,不同组织MnChs的表达量差异显著：头胸甲在A期达到最高,胃肠在D0和D4期均较高,尾扇和肌肉在D4最高,肝胰腺则普遍较低。结果表明,MnChs基因转录物不仅存在于表皮,在其它组织也有分布,且mRNA水平的变化与蜕皮周期有关,作为几丁质生物合成的关键酶,推测该基因的表达在新外表皮和内表皮的形成中发挥重要作用。