三疣梭子蟹(Portunus trituberculatus)几丁质酶PtCht3基因克隆鉴定及表达分析

为初步研究三疣梭子蟹(Portunus trituberculatus)几丁质酶PtCht3的生物学功能,利用特异性引物扩增和SMART~(TM) RACE技术克隆获得三疣梭子蟹PtCht3基因全长c DNA序列,并对该序列进行分析。结果显示,三疣梭子蟹PtCht3基因全长为1409 bp,对PtCht3基因序列推导出的氨基酸序列进行分析可知,该基因编码由394个氨基酸组成的蛋白质,预测分子量为43.67 kDa,理论等电点为4.80。PtCht3蛋白亲水性总平均数为-0.097,属于稳定蛋白。同源性和系统进化分析发现,PtCht3与日本仿长额虾(Pandalopsis japonica)和中华绒螯蟹(Eriocheir sinensis)几丁质酶3的同源性分别为54%和53%,与其他甲壳动物几丁质酶3聚为一支。RT-PCR显示,PtCht3基因具有较强的组织表达特异性,在肝胰腺中的相对表达量最高,在三疣梭子蟹蜕皮前期表达上调,低盐胁迫后在鳃和肝胰腺中表达量出现了波动,总体呈先上升后下降的表达趋势。推测PtCht3可能在三疣梭子蟹消化和蜕皮过程中发挥重要作用,参与三疣梭子蟹渗透压调节进程。本研究为三疣梭子蟹几丁质酶的功能研究提供了重要信息。     

三疣梭子蟹几丁质酶基因1的克隆及功能鉴定

为丰富三疣梭子蟹(Portunus trituberculatus)几丁质酶基因家族的组成，进行了几丁质酶基因1(PtCht1)的研究。PtCht1基因cDNA全长为2220 bp，编码583个氨基酸。结构域比对发现，PtCht1含有甲壳动物几丁质酶GH18家族基因的基本结构及保守序列，且进化树显示，三疣梭子蟹Cht1与拟穴青蟹(Scylla serrata)等物种的Cht1聚为一类，同源性最高，达92.80%。由此确定，PtCht1为甲壳动物GH18家族Group1基因，也是三疣梭子蟹该分类下的首个基因。此外，全组织表达分析结果显示，PtCht1在肝胰腺中较特异性高表达，且在蜕皮间期的肝胰腺中的表达量显著高于前期和后期(P<0.05)。低盐度胁迫处理后，在肝胰腺中，PtCht1基因的表达量在3 h快速升至峰值，为对照组的2.72倍；在鳃中，除12 h外，PtCht1基因的表达量均呈显著上调表达(P<0.05)，最高上调9.96倍。结果表明，PtCht1基因能够参与机体对几丁质类食物的消化过程，并且在渗透压的调控等方面发挥重要作用。本研究可为三疣梭子蟹几丁质酶GH18家族Group1基因的研究奠定基础，为解析盐度影响三疣梭子蟹生长提供参考。     

三疣梭子蟹(Portunus trituberculatus)几丁质酶PtCht3基因克隆鉴定及表达分析

为初步研究三疣梭子蟹(Portunus trituberculatus)几丁质酶PtCht3的生物学功能,利用特异性引物扩增和SMARTTM RACE技术克隆获得三疣梭子蟹PtCht3基因全长cDNA序列,并对该序列进行分析.结果显示,三疣梭子蟹PtCht3基因全长为1409 bp,对PtCht3基因序列推导出的氨基酸序列进行分析可知,该基因编码由394个氨基酸组成的蛋白质,预测分子量为43.67 kDa,理论等电点为4.80.PtCht3蛋白亲水性总平均数为-0.097,属于稳定蛋白.同源性和系统进化分析发现,PtCht3与日本仿长额虾(Pandalopsis japonica)和中华绒螯蟹(Eriocheir sinensis)几丁质酶3的同源性分别为54％和53％,与其他甲壳动物几丁质酶3聚为一支.RT-PCR显示,PtCht3基因具有较强的组织表达特异性,在肝胰腺中的相对表达量最高,在三疣梭子蟹蜕皮前期表达上调,低盐胁迫后在鳃和肝胰腺中表达量出现了波动,总体呈先上升后下降的表达趋势.推测PtCht3可能在三疣梭子蟹消化和蜕皮过程中发挥重要作用,参与三疣梭子蟹渗透压调节进程.本研究为三疣梭子蟹几丁质酶的功能研究提供了重要信息.     

三疣梭子蟹FAMeT基因克隆及其在蜕皮周期中的表达水平

法尼酸甲基转移酶(farnesoic acid O-methyl transferase, FAMeT)是甲基法尼酯(methyl farnesoate, MF)生物合成途径中最后一步的关键酶,MF是一种类似昆虫保幼激素(juvenile hormone, JH)的倍半萜,在甲壳动物的生长发育及繁殖过程中起到了重要作用。本文克隆得到了三疣梭子蟹FAMeT的全长cDNA序列（GenBank登录号：KC192659）,它包括一个201bp 的5非编码区、一个318bp的 3非编码区,和一个825bp的开放阅读框（ORF）,编码274个氨基酸;推导的氨基酸序列与已公布的其他甲壳动物FAMeT进行比对,发现一致性达75%-97%,其中与远海梭子蟹FAMeT的一致性最高;而且该氨基酸序列由两个CF（CPAMD8/FAMeT）区域组成,这两个CF区域是FAMeT的标志,在所有甲壳动物的FAMeT里均有发现,因此推导的氨基酸序列是三疣梭子蟹FAMeT基因。我们运用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)的方法分析了其在不同组织中、不同蜕皮周期中的表达量变化,发现FAMeT在三疣梭子蟹的各个组织里均有表达且在胸神经节(Taoracic ganglia)里表达最强;在三疣梭子蟹蜕皮过程中,大颚器FAMeT在D1期表达最强,然后逐渐下降至D4最低。该结果表明FAMeT在三疣梭子蟹蜕皮调控中起着重要的作用。     

斑节对虾Chitinase-2基因的克隆及其在蜕皮和幼体发育过程中的表达分析

研究以斑节对虾(Penaeus monodon)转录组获得的几丁质酶基因(Pm Chi)片段,运用RACE技术克隆了PmChi基因c DNA全长,命名为PmChi-2。PmChi-2基因c DNA全长2 050 bp,其中5'-非编码区(5'-UTR)144 bp、3'-UTR 319 bp和开放阅读框(ORF)1 587 bp,编码528个氨基酸。生物信息学分析显示,PmChi-2与其他甲壳动物Chi-2的相似性为78%~97%。实时荧光定量PCR结果显示,PmChi-2在蜕皮前期(D期)表皮中表达水平最高,在胃、鳃、腹神经节和眼柄中表达水平依次降低,在其他组织(肝胰腺、肠、肌肉、心脏)中几乎不表达。不同蜕皮阶段,PmChi-2在鳃、胃和表皮3种组织中的表达变化模式基本一致,均在蜕皮期(E期)表达量最低,而最高表达量在鳃中出现在蜕皮后期(A期),在胃和表皮中为D期。幼体不同发育阶段分析揭示PmChi-2 mRNA在幼体发育阶段的无节幼体到糠虾幼体第二期表达量维持在一个低水平,在糠虾幼体第三期PmChi-2 mRNA表达水平显著升高,在仔虾期又显著下降,推测PmChi-2 mRNA可能与斑节对虾幼体发育密切相关。研究结果表明PmChi-2基因可能在斑节对虾蜕皮以及幼体的变态发育中发挥重要作用,为深入研究斑节对虾几丁质酶发育调控提供了重要信息。     

三疣梭子蟹EcR基因的克隆及表达分析

为研究蜕皮激素受体(EcR)在甲壳动物生长和生殖过程中的作用,采用反转录PCR(RT-PCR)和cDNA 末端快速扩增(RACE)技术,克隆了三疣梭子蟹蜕皮激素受体 (PtEcR)基因全长cDNA序列(GenBank登录号:KC354381),运用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)方法,分析该基因在不同组织、蜕皮时期和二次卵巢发育阶段的表达特 征。结果表明,PtEcR cDNA全长2 231 bp,包含1 269 bp ORF,编码422个氨基酸;推导的PtEcR氨基酸序列与已公布的其他甲壳动物EcR进行比对,发现一致性 达67%～97%;系统进化树分析PtEcR与其它甲壳动物EcR聚为一支,而昆虫EcR聚为另一支。PtEcR在检测的三疣梭子蟹10个组织中均有表达,其中在Y-器(YO)表达量最高。在蜕皮周期中,自蜕皮后期至蜕皮前期D2亚期PtEcR在YO中的表达量一直较低;至D3亚期和D4亚期,PtEcR表达量显著升高,这与血 淋巴中20-羟基蜕皮酮(20E)浓度在D3/D4亚期显著升高相协同,表明PtEcR在三疣梭子蟹蜕皮过程中起着重要的作用。二次卵巢发育阶段,PtEcR在YO和肝胰 腺(Hp)中的表达量自Ⅱ期逐渐升高至Ⅳ期达到最高;卵巢(Ov)中,则在Ⅰ、Ⅲ期较低,Ⅱ、Ⅳ期较高,表明PtEcR可能参与卵巢发育和卵黄发生。     

中华绒螯蟹几丁质酶基因HXchit全长cDNA克隆及其在蜕皮过程中的表达分析

采用逆转录聚合酶链反应(RT-PCR)和c DNA末端快速扩增(RACE)技术,依据锯缘青蟹(Scylla serrata)几丁质酶基因的保守区设计引物,克隆了中华绒螯蟹(Eriocheir sinensis)几丁质酶基因(HXchit)全长,并通过荧光定量PCR(q RT-PCR)技术研究了HXchit在中华绒螯蟹的同一蜕皮阶段不同组织、不同蜕皮阶段主要几个组织的表达情况。结果显示,HXchit基因c DNA全长2 042 bp(Gen Bank accession no.KJ513466),包括5′非编码区(5′UTR)35 bp,3′非编码区(3′UTR)537 bp,开放阅读框(ORF)1 470 bp,编码490个氨基酸,预测分子量和理论等电点分别为53.44 k D和4.41。经BLASTN和BLASTX分析,HXchit基因的氨基酸序列与锯缘青蟹几丁质酶的氨基酸序列同源性最高,相似性为75%;经聚类分析,HXchit氨基酸序列与锯缘青蟹几丁质酶聚为一支。q RT-PCR结果显示,HXchit在所检测的组织中均有表达,各组织的表达量依次为肝胰腺表皮肌肉胃鳃胸神经节肠心脏脑神经节。对不同蜕皮周期的中华绒螯蟹分析显示,肝胰腺中HXchit表达水平在D期最高,并与E期、AB期及C期呈显著性差异(P0.05);表皮中HXchit在E期、AB期、C期和D期的表达水平呈逐渐升高的趋势,D期表达量达到最高且与E期、AB期、C期呈显著性差异(P0.05);肌肉中HXchit表达量在C期最高,但各蜕皮时期的表达量之间差异不显著(P0.05)。结果表明HXchit是一种在中华绒螯蟹肝胰腺中大量表达的酸性几丁质酶,推测其在蜕皮周期中对几丁质类食物的消化或内源性几丁质的降解起到了重要作用,本研究旨在为进一步探索几丁质酶的准确生理功能和调控机制奠定分子基础。     

罗氏沼虾几丁质酶3B基因的克隆及其在蜕皮周期中的表达

罗氏沼虾的生长发育及繁殖都与蜕皮紧密相关。几丁质酶是甲壳动物在蜕皮过程中最重要的酶之一。本研究对罗氏沼虾蜕皮周期外观特征和腹肢刚毛进行了观察描述,克隆并分析了罗氏沼虾的几丁质酶Ⅲ基因(MrChi3B),制备了几丁质酶Ⅲ蛋白的多克隆抗体,研究了其在蜕皮周期中的表达。罗氏沼虾几丁质酶基因cDNA的开放阅读框为1 143 bp,编码380个氨基酸,大小为41.91 ku。通过氨基酸序列比对发现,MrChi3B与日本沼虾几丁质酶基因(Chi3B)的同源性最高,为94%。MrChi3B含有一个糖苷键水解酶家族18的催化域。实时定量PCR (qRT-PCR)和蛋白印迹法(WB)检测结果显示,MrChi3B在罗氏沼虾多个组织中均有表达,但是不同组织中的表达有差异。在蜕皮期之后,其在胃、表皮和肌肉中的表达量显著上升。在胃中其表达量在蜕皮间期达到最高;在表皮和肌肉中其表达量在蜕皮后期达到最高;肠中的表达量在蜕皮前期和蜕皮期有所上升;眼柄期的表达量在所有蜕皮期都偏低。本研究结果为进一步研究几丁质酶的功能提供参考依据。     

中华绒螯蟹细胞色素CYP2基因的克隆与表达分析

为研究细胞色素CYP2基因在中华绒螯蟹蜕皮及生长发育中的作用,本试验通过逆转录聚合酶链式RT-PCR反应以及cDNA末端快速扩增RACE技术获得了中华绒螯蟹CYP2基因cDNA全长。用实时荧光定量PCR技术,分析该基因在中华绒螯蟹蜕皮过程中各组织的相对表达量。试验结果显示,中华绒螯蟹CYP2的cDNA全长1772bp,编码491个氨基酸序列,包括一个84bp的5′端非编码区,一个212bp的3′端非编码区、一个1475bp的开放阅读框,经BLAST比对,该核苷酸序列与岸蟹、三疣梭子蟹的相似性分别为66%、64%。实时荧光定量PCR结果显示,中华绒螯蟹蜕皮前,CYP2基因在鳃中的表达量相对最高;在肝胰脏、肌肉中表达量略低于鳃;在Y器官、眼柄、胸神经节、脑神经节、肠中少量表达;在心和胃中表达量最低。中华绒螯蟹在不同的蜕皮时期中,通过荧光定量试验得出,肝胰脏中CYP2基因表达量在蜕皮前期和蜕皮期最高;眼柄中CYP2基因表达量从蜕皮期到蜕皮后期有上升趋势;鳃中CYP2基因表达量在蜕皮前期最高;Y器官、脑神经节和肠中CYP2基因表达量在蜕皮期最高;肌肉中CYP2基因表达量在蜕皮前期最高;胸神经节和胃中CYP2基因表达量在蜕皮后期最高;Y器官中CYP2基因在蜕皮前期表达量高于蜕皮后期和蜕皮期。以上试验结果表明,CYP2对中华绒螯蟹蜕皮生长中的调控可能起到重要作用。     

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.     

三疣梭子蟹心激肽基因克隆及在低盐适应中的功能验证

采用RACE技术克隆获得三疣梭子蟹(Portunus trituberculatus)心激肽(CCAP)基因。该基因全长606 bp, 5￠端非编码区72bp,3￠端非编码区108bp,开放阅读框426bp,编码141个氨基酸,预测分子量15.6kD,理论等电点9.55。同源性分析表明,三疣梭子蟹CCAP与拟穴青蟹(Scylla paramamosain)和蓝蟹(Callinectes sapidus)的CCAP同源性较高,分别为85%和82%。系统进化树分析显示,三疣梭子蟹与蓝蟹首先聚为一支,之后再与拟穴青蟹相聚。组织表达分析发现, CCAP基因在胸神经节中的相对表达量最高,其次是脑和眼柄组织。通过分析CCAP基因在低盐胁迫过程中的表达规律发现,低盐可显著改变CCAP在胸神经节中的表达模式,在24 h, 48 h和72 h实验组的表达量显著高于对照组(P0.05),分别为对照组的1.73, 2.16和2.19倍。体外注射CCAP多肽可降低三疣梭子蟹在低盐条件下的死亡率,并诱发钠钾ATP酶(Na~+/K~+-ATPase)和V型ATP酶(V-ATPase)酶活力显著提高。本实验结果暗示CCAP通过调控Na~+/K~+-ATPase和V-ATPase活力以达到盐度适应的作用。     

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。     

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。     

凡纳滨对虾酚氧化酶原激活因子基因的克隆及表达分析

为研究酚氧化酶原激活因子(prophenoloxidase-activating factor,PPAF)在凡纳滨对虾感染传染性皮下及造血组织坏死病毒(IHHNV)过程中所起的免疫作用,实验采用逆转录聚合酶链式反应和cDNA末端快速扩增技术克隆了凡纳滨对虾PPAF基因的全长cDNA序列,并通过实时荧光定量PCR技术分析了该基因在正常凡纳滨对虾和感染IHHNV凡纳滨对虾不同组织的表达情况。结果显示,克隆获得了1 986 bp凡纳滨对虾PPAF基因cDNA全长序列(GenBank登录号JQ684529),其中含有一个1 629 bp开放阅读框(ORF),两翼分别存在21 bp(5'端)和336 bp(3'端)的非翻译区。该基因的开放阅读框共编码542个氨基酸,氨基酸序列269~517处存在功能结构域——丝氨酸蛋白酶结构域,氨基酸序列494~502区域存在一个ALPHA-2巨球型免疫蛋白功能位点,316~321区域有一个组氨酸酶活性位点;定量PCR分析发现,该基因无论在正常对虾还是感染IHHNV对虾的心脏、肝胰腺、肠、胃和肌肉中的表达量均较低,在血液和鳃腺中的表达量明显高于其他组织,但感染IHHNV对虾不同组织中PPAF基因的表达量均低于正常对虾相应组织中的表达量。定量检测PPAF基因在对虾鳃腺组织中的表达情况显示,对虾感染IHHNV后,PPAF基因的表达量急剧降低,3 h时至最低,之后表达量逐渐上升,48h时达最高值。研究表明,IHHNV可抑制PPAF基因的表达,因而抑制酚氧化酶原免疫系统的有效激活,或是其感染对虾并在对虾组织内增殖的原因之一。     

三疣梭子蟹细胞Cdk7基因克隆及其在卵巢发育中的表达

本实验应用RACE技术克隆获得了三疣梭子蟹(Portunus trituberculatus)周期蛋白依赖性激酶7(Cdk7)基因c DNA序列全长。基因5′和3′非编码区域(UTR)以及开放阅读框的长度分别是23 bp、178 bp和1056 bp,预测编码一个含有351个氨基酸,分子量为39.91 k D的蛋白质,包含一个丝氨酸/苏氨酸催化保守结构域和T-loop结构。同源性分析表明,三疣梭子蟹CDK7氨基酸序列与其他物种Cdk7相似度较高,说明Cdk7基因具有很好的保守性。实时荧光定量PCR结果显示,三疣梭子蟹Cdk7基因在卵巢组织中的表达量显著高于其他组织(P0.05)。Cdk7基因在卵巢发育不同时期的表达量存在差异,其在I期和Ⅱ期的表达量显著高于其他时期(P0.05)。去除眼柄后该基因在卵巢组织中的表达呈现先升高后降低的趋势,并于第4天达到最大值。本研究的结果表明,Cdk7基因参与了三疣梭子蟹卵巢发育调控,为深入开展三疣梭子蟹和其他甲壳动物性腺发育调控机理研究提供了重要信息。     

罗氏沼虾细胞色素P450家族CYP302a1基因克隆及其在蜕皮周期中的表达

蜕皮是甲壳动物重要的生理活动,与其蜕皮激素的合成密切相关,细胞色素P450(CYP)302a1是甲壳动物蜕皮激素合成通路中的关键酶之一。本研究克隆了罗氏沼虾CYP302a1基因(Mr-CYP302a1),cDNA全长1859 bp,开放阅读框(ORF)为1629 bp,编码543个氨基酸(aa),分子量大小为61.09 ku,等电点为8.42。氨基酸序列分析显示CYP302a1基因的保守结构域含有5个P450基因家族特征保守区域:heme-binding、helix-K、helixC、helix-I及PERF。系统进化分析结果显示Mr-CYP302a1首先与绿虾CYP302a1聚为一支,然后与凡纳滨对虾及三疣梭子蟹等十足目甲壳动物的CYP302a1聚为一支,与甲壳动物的亲缘关系最近。实时荧光定量PCR(qRT-PCR)检测表明Mr-CYP302a1在罗氏沼虾的多个组织中均有表达,其中在Y器官中的表达量最高,性腺中次之。同时研究发现,MrCYP302a1基因在罗氏沼虾的蜕皮后期(A期和B期)表达量很低,蜕皮间期(C期)表达量开始上升,在蜕皮前期D1亚期达到峰值。对Mr-CYP302a1进行蛋白表达及多克隆抗体制备,蛋白印迹法(Western blot,WB)检测表明Mr-CYP302a1蛋白在罗氏沼虾Y器官中的表达量最高,在蜕皮过程中的蜕皮前期D1亚期达到峰值。综上所述,该基因在罗氏沼虾的蜕皮过程中扮演着十分重要的角色。