日本鳗鲡脂肪酸去饱和酶和延长酶基因的克隆与分析

利用RT—PCR和RACE方法克隆得到日本鳗鲡（Anguilla japonica）肝脏中控制高不饱和脂肪酸（highly unsaturated fatty acids，HUFA）合成的脂肪酸去饱和酶（fatty acid desaturase，FAD）和脂肪酸延长酶（fatty acid elongase，ELO）全长cDNA序列。结果表明，2456bp的FAD全长cDNA序列含长达1046bp的3’-UTR、75bp的5’-UTR和编码444个氨基酸的长1335bp的阅读框。编码的蛋白序列含有FAD全部的特征结构区，包括3个组氨酸簇、2个跨膜区和1个细胞色素h5结构域，与其他具有不同生活史鱼类的FAD氨基酸序列具有70．5％～77．5％的同源性；分析显示其在系统树中与溯河洄游鱼类的亲缘关系最近。克隆得到的ELO全长cDNA序列长1239bp，含有885bp的开放阅读框，编码294个氨基酸，该蛋白序列含有单一的氧化还原中心组氨酸簇、内质网停留信号和多个跨膜区等ELO特征结构，与其他鱼类ELO氨基酸具有87．1％～88．8％的同源性；其在系统树中与北非鲶鱼（Clarias gariepinus）和斑马鱼亲缘关系较近。日本鳗鲡FAD和ELOcDNA全序列的获得为今后进一步研究其体内高不饱和脂肪酸合成途径及阐明该途径在不同鱼类中的分子进化机理奠定基础。     

草鱼含信号肽分泌蛋白的预测分析

采用组合的信号肽分析软件SignalP 3.0,TMHMM 2.0,big-PI,TargetP 1.1和Lipop 1.0对已公布的522个草鱼ORF编码蛋白的N端氨基酸序列进行信号肽分析,同时系统分析了信号肽的类型及结构。结果表明,522个草鱼氨基酸序列中分泌蛋白有61个,占其基因组编码蛋白的11.7%。编码这些蛋白的可读框(ORF)最小值为127 bp,最大值为5032 bp,平均910 bp,引导它们的信号肽长度介于15～32个氨基酸之间,平均为21个氨基酸。通过对草鱼分泌蛋白切割位点信号肽类型分析发现具Ⅰ型信号肽的分泌蛋白有17个,Ⅱ型的有4个。草鱼分泌蛋白中,42个具可预测功能,19个为未知功能蛋白。已知功能的分泌蛋白主要集中于细胞代谢,细胞调控及转运,细胞膜结构,细胞的免疫等领域。     

中华绒螯蟹高血糖激素基因的克隆和分子结构解析

为深入研究中华绒螯蟹（Eriocheir sinensis）高血糖激素（Crustacean Hyperglycemic Hormone, CHH）基因的结构与功能,我们首次从中华绒螯蟹眼柄中克隆得到高血糖激素基因的全长cDNA序列（Ers-CHH, GenBank 注册号：JX485664）。序列及分子结构分析结果显示：Ers-CHH基因全长585bp,ORF区为 453bp,编码150 个氨基酸,N端30个氨基酸为预测的信号肽区域,其后为42个氨基酸的前体相关肽和78 个氨基酸的成熟肽。其成熟肽区具有典型的CHH家族结构域,包括3个二硫键C7-C43、C23-C39 、C26-C52和4个α螺旋（alpha-helix）,但不具有β折叠结构（beta-sheet）。Ers-CHH成熟肽氨基酸序列与溪蟹（Ptychognathus pusillus）相比有92%的相似性;其三维结构与其它物种CHH三维结构比较结果显示,4个α螺旋所处的位置及所含氨基酸的相似性较高。与中华绒螯蟹MIH相比,CHH序列前段缺少一个螺旋,但其4个α螺旋的位置及氨基酸数目与MIH的α2-α5螺旋高度一致,空间结构也基本相同,这可能是两种激素功能部分重叠的分子基础。上述结果为进一步研究CHH在中华绒螯蟹生长发育及能量代谢过程中的调节机制和人工控制甲壳动物生长代谢提供了重要信息。     

仿刺参超氧化物歧化酶基因cDNA全序列的克隆及其特征分析

以仿刺参Apostichopus japonicus为材料,利用cDNA末端快速扩增(RACE)方法首次得到仿刺参MnSOD的全长cDNA。该全长cDNA大小为955bp,其中5′端非编码区67bp,3′端非编码区216bp,开放阅读框(ORF)672bp,在3′端有多聚腺苷酸信号序列ATTTA,并有polyA加尾,符合有效翻译的基因全长cDNA的特征。MnSOD全长cDNA可编码223个氨基酸的前体蛋白,预测蛋白分子质量为24.64kD,理论等电点是6.66,为亲水性蛋白。该蛋白序列没有信号肽和跨膜结构,仅有一段线粒体导肽。其二级结构主要以α-螺旋为主,无规则卷曲和延伸链构成了蛋白中量最大的结构元件,不含β-折叠。仿刺参SOD的氨基酸序列与目前已报道的其他物种如人、牛、斑马鱼、原鸡、非洲爪蟾、中国对虾、皱纹盘鲍、海湾扇贝、果蝇等的MnSOD氨基酸序列进行序列比对的结果表明,相似性均在61%～69%之间,说明该基因在各物种间具有一定的保守性。该段氨基酸序列无N-糖基化位点,含有3个蛋白激酶C磷酸化位点,1个酪氨酸蛋白激酶Ⅱ磷酸化位点,5个肉豆蔻酰基化位点,还发现了1个SOD家族的特征肽段DVWEHAYY。对磷...     

大口黑鲈Myf5基因cDNA和基因组序列的克隆与分析

Myf5是生肌调节因子家族成员之一。为研究该基因在大口黑鲈（Micropterus salmoide）肌肉生长发育中的作用,运用RT-PCR和RACE技术获得大口黑鲈Myf5 cDNA序列1093bp,其中开放阅读框长723bp,编码240个氨基酸,经分析该蛋白无信号肽序列,属核蛋白,含有一典型的碱性螺旋-环-螺旋结构域。使用Genome walker技术获得启动子区序列2690bp,预测含有肌肉特异性转录调控相关元件：E-框、肌细胞特异增强子2（MEF2）、核转录因子1（SP1）、上游激活因子（USF）、血清应答因子（SRF）等结合位点。含有早期生长应答因子α（EGRα）、早期快反应生长应答因子1,2（EGR-1,2）等结合位点,它们可能是Myf5能够在体节形成早期表达的主要原因。获得Myf5 3个外显子与2个内含子序列,内含子1中存在一个在不同鱼类中高度保守的长度为123bp的序列,推测参与调节了Myf5基因的时空和组织特异性表达。本研究旨为进一步研究该基因对大口黑鲈肌肉生长发育的作用机理奠定基础。     

海带cbbX基因序列特征及在雌、雄配子体之间的差异表达

根据海带雄配子体抑制消减cDNA文库中筛选出的克隆18序列设计基因特异性引物,利用cDNA末端快速扩增技术(rapid amplification of cDNA ends,RACE),克隆了一条长2087bp的cDNA序列(GenBank登陆号:EF490312),其中开放阅读框1275bp,5′-非翻译区(untranslated region,UTR)长118bp,3′-UTR长694bp且具有明显的polyA尾巴。蛋白同源搜索显示,它编码的蛋白与Guillardiatheta这种隐藻核型体编码的CbbX蛋白(GenBank登录号:CAB65663)具有66%同源性。推测的海带配子体cbbX基因编码一个含有424个氨基酸的前体蛋白,前19个氨基酸为信号肽序列。酶切后的成熟蛋白由405个氨基酸组成,分子量为45.26ku,等电点为5.28。海带配子体cbbX基因被8个内含子隔离开,它们的剪切位点都遵循GT-AG规则。无论在cDNA或者DNA序列上,雌、雄配子体cbbX基因都没有差异。自编码蛋白的第184位Gly开始,具有一个典型的Walker ATP-结合motif。通过与其它物种共14个CbbX蛋白序列...     

大珠母贝（Pinctada maxima）金属硫蛋白cDNA克隆与序列特征分析

金属硫蛋白（Metallothionein，MT）是一类普遍存在于生物体内、分子量低、半胱氨酸含量丰富、能够与二价重金属离子结合的蛋白质。MT在清除自由基、解除重金属毒性、参与体内微量元素代谢、防止细胞癌变等方面具有重要作用。本研究通过构建大珠母贝外套膜全长cDNA文库，首次克隆得到大珠母贝金属硫蛋白（PmMT）全长cDNA序列。该序列全长599bp，5’UTR（Untranslated Region）为75bp，3’UTR为296bp，开放阅读框（Open Reading Frame，ORF）为228bp，编码75个氨基酸。编码的氨基酸中半胱氨酸含量丰富，达到29．3％；赖氨酸和甘氨酸含量也较高，均为9．3％；不含苯丙氨酸、组氨酸、色氨酸、酪氨酸等芳香族氨基酸；含有软体动物等无脊椎动物金属硫蛋白的特征序列。序列特征分析表明，该序列具备金属硫蛋白的典型特征，是金属硫蛋白家族成员。     

红笛鲷MAPKK5基因的克隆及生物信息学分析

利用本实验室构建红笛鲷头肾cDNA文库中的MAPKK5基因EST序列,通过RACE PCR技术克隆红笛鲷MAPKK5基因cDNA全长(Ls-MAPKK5,登录号为KM657202)。序列分析结果显示,Ls-MAPKK5cDNA全长2632bp,其中开放阅读框1317bp,可编码438个氨基酸,预测其编码蛋白的分子量为49.29ku,理论等电点为6.12。SignalP 4.0、TMHMM Server 2.0和SoftBerry-Psite预测结果显示,Ls-MAPKK5没有信号肽和跨膜结构,含有22个磷酸化位点。氨基酸序列分析显示LsMAPKK5具有保守的PB1与S_TKc结构域。利用MEGA5.0软件,根据邻位相连法构建MAPKK5系统进化树,结果显示Ls-MAPKK5与雀鲷、吉富罗非鱼该蛋白有较近的亲缘关系。     

罗非鱼谷胱甘肽过氧化物酶1基因的克隆与分析

采用cDNA末端快速扩增（rapid amplification of cDNA ends，RACE）技术，克隆了罗非鱼（Oreochromis niloticus）谷胱甘肽过氧化物酶1（glutathione pemxidasel，GPx1）基因完整的编码序列（complete coding sequence，CDS）。GPx1基因全长984bp，5’uTR56bp，CDS576bp，3’UTR352bp，PolyA20bp；第791—885位碱基（位于3’UTR）形成1个硒半胱氨酸插入序列（selenocysteine insertion sequence，SECIS），协助174～176位密码子TGA（UGA）编码1个硒半胱氨酸（Sec）。GPx1包含191个氨基酸，分子量21．8kDa，等电点8．04，无信号肽和潜在的N．糖基化位点。蛋白结构分析表明该基因编码蛋白为非跨膜蛋白。序列比对显示，GPx1单体具有Sec、Trp、Gln和Asn构成的催化四联体。罗非鱼GPx1与其他脊椎动物GPx1相比较，核苷酸序列相似性为43．2％-58．2％，氨基酸序列相似性为58．1％～80．6％。进化分析显示，处在分类学上不同纲的脊椎动物GPx1分别占据了不同分支。利用Swiss-Model预测了罗非鱼GPx1的3D结构，序列分析显示，GPx1可以形成1个同源四聚体。     

三角帆蚌钙网蛋白基因cDNA的分子特征与表达分析

为研究淡水珍珠形成相关基因及调控机理,以三角帆蚌为研究对象,借助cDNA末端快速扩增(RACE)技术获得了三角帆蚌的钙网蛋白基因(calreticulin,HcCRT) cDNA序列,该序列长1 437 bp,包含231 bp的5'非编码区(untranslated region,UTR)和615 bp 3'UTR以及591bp的开放阅读框(ORF),共编码196个氨基酸残基,包含一段由21个氨基酸组成的信号肽和一段由175个氨基酸的成熟肽,分子量约为22.4 ku,理论等电点5.01.氨基酸序列分析表明,该序列不存在跨膜结构,疏水性分析显示该蛋白整体为亲水性蛋白.氨基酸列比对分析显示,HcCRT具有保守的钙网蛋白家族结构,具有2个保守的钙网蛋白家族标签序列:KHEQNIDCGGGYLKVF和IMFGPDICG,与其他已知物种的CRT具有较高保守性,其中与斑马鱼的相似度为77％,与长牡蛎和马氏珠母贝的相似度为70％.对三角帆蚌HcCRT蛋白序列的二级结构和三级结构进行预测分析,显示该蛋白同时含螺旋和折叠.实时荧光定量PCR分析结果显示,HcCRT在外套膜、血液、鳃、斧足、肝脏、肾脏、肠和闭壳肌等8个组织中均有表达,其中在外套膜中表达量最高,血液次之,在其他组织的表达量极少.初步推测HcCRT参与了三角帆蚌珍珠形成的生物矿化过程.     

鲢抗菌肽 Hepcidin 的基因克隆和表达及抑菌活性分析

利用同源克隆的方法从鲢（Hypophthalmichthys molitrix）的肝脏中克隆出抗菌肽 Hepcidin cDNA（GenBank 登入号 KF312213）后,通过 pET32a（＋）构建含抗菌肽 Hepcidin 的重组质粒的 pET-Hep/ Rosetta 菌株,在37℃、28℃和16℃下分别用0.5 mmol·L -1和1.0 mmol·L -1 IPTG 诱导表达,产物用 Ni SepharoseTM 亲和层析柱纯化并进行体外抑菌试验。鲢 Hepcidin cDNA 总长度755 bp,ORF 为282 bp,5′UTR 为108 bp,3′UTR 为365 bp,编码93氨基酸,信号肽24个氨基酸,前域42个氨基酸和成熟肽27个氨基酸。pET-Hep/ Rosetta 在28℃和16℃主要是可溶性表达,37℃主要是包涵体表达。纯化的产物经15％ SDS-PAGE 电泳验证为目的产物。目的产物、pET32/Rosetta 产物以及氟苯尼考的体外抑菌试验表明,目的表达产物对无乳链球菌（ Streptococcus agalactiae）、金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）、嗜水气单胞菌（Aeromonas hydrophila）等具有很好的抑菌效果。     

企鹅珍珠贝组织蛋白酶D的cDNA克隆、序列特征分析和应激表达研究

笔者初步研究了企鹅珍珠贝（Pteria penguin）组织蛋白酶D（cathepsin D,CTSD）的基因克隆和功能,通过同源克隆方法和cDNA末端快速扩增技术（RACE）获得了企鹅珍珠贝组织蛋白酶D基因（命名为pgCTSD）。该基因cDNA全长1 767 bp,其中5＇UTR为38 bp,3＇UTR为553 bp,ORF为1 176 bp,编码392个氨基酸,包括信号肽（Met1-Ala18）、前体域（Leu19-Lys47）和成熟域（Tyr48-Ser392）三部分,分子量为42.3 kDa,等电点为8.04。pgCTSD氨基酸序列与大珠母贝（Pinctada maxima）pmCTSD的相似性最高（79%）,与其他物种的相似性为59%～75%。荧光定量分析表明,空白对照组中pgCTSD mRNA在闭壳肌、性腺、肝胰脏、外套膜和鳃组织中都有表达,且在闭壳肌中表达量最少,肝胰脏中最高。与试验对照组相比,脂多糖（LPS）刺激6 h后性腺和肝胰脏显著下降,闭壳肌的表达量虽不大但增加显著,外套膜和鳃组织变化不显著;哈维弧菌（Vibrio harveyi）刺激6 h后肝胰腺和外套膜显著下降,闭壳肌和鳃显著上升,性腺无显著变化。肝胰腺中pgCTSD对LPS和弧菌刺激的应答反应表明pgCTSD可能参与了免疫反应。     

半滑舌鳎促性腺激素α亚基cDNA的克隆及组织表达特征

采用同源克隆和末端快速扩增（RACE）方法,从半滑舌鳎脑垂体中克隆了促性腺激素α亚基（CGα）全长cDNA（GenBank序列登录号：JQ364953）.半滑舌鳎CGα基因全长685bp,其开放阅读框384bp,编码含127个氨基酸的蛋白,N端33个氨基酸为信号肽.半滑舌鳎CGα成熟肽与其他脊椎动物CGα成熟肽结构特征相似,具有10个半胱氨酸残基和两个N-糖基化位点.CGα成熟肽序列分析表明,半滑舌鳎CGα与鲽形目和鲈形目鱼类CGα同源性为60％～70％,与鲤形目鱼类CGα同源性为55％～60％.实时荧光定量RT-PCR结果表明,半滑舌鳎CGα mRNA在被检测的12个组织中均有表达,除头肾和脾脏、脾脏和肝脏间表达量差异不显著外,其他组织间表达量差异显著（P＜0.05）;CGα mRNA在垂体组织中大量表达,其次是鳃、肾脏、肌肉、卵巢和脑组织,而在心脏、头肾、肝和脾等组织中表达量很低.本研究为进一步探讨促性腺激素在半滑舌鳎繁殖生理中的作用机制奠定基础.     

军曹鱼MHC-Ⅰα基因全长cDNA的克隆及其组织表达分析

采用同源克隆和末端快速扩增（RACE）方法，得到1330bp的军曹鱼（Rachycentroncanadum）MHC-Ⅰα全长cDNA片段。该序列包括76bp的5’末端非编码区（UTR），189bp的3’UTR及1065bp的开放阅读框（ORF），编码354个氨基酸，预测其蛋白质分子量约40．10kDa，等电点5．70。构建MHC-Ⅰα氨基酸序列的系统进化树并进行氨基酸相似性比对，结果表明，军曹鱼和已知鱼类及人类（Homosapiens）MHC-Ⅰα氨基酸的同源性在27．9％～67．1％之间。所推测的蛋白序列具有一些重要特征，包括前导肽、α1、α2、α3区、CP／TM／CYT区和保守的半胱氨酸等。Real—timePCR检测结果显示，MHC-Ⅰα基因在各个正常军曹鱼组织中均表达，但表达量各有不同，其中较强的表达于头肾；中等程度表达于鳃、脾和肠；在心、脑和肌肉中表达较弱。     

斜带石斑鱼生长激素cDNA克隆及其在大肠杆菌中的融合表达

通过构建斜带石斑鱼垂体cDNA文库,克隆了其生长激素(GH)全长cDNA。斜带石斑鱼GH全长cDNA为955bp,编码的多肽为204aa。应用PCR方法把编码GH成熟肽的cDNA片段克隆到表达载体pET-15b,在大肠杆菌BL21(DE3)表达N端含6个组氨酸的融合多肽。SDS-PAGE结果表明,0.4mmol·L-1IPTG诱导表达的蛋白约为24kDa,主要为不溶性的包含体。细菌裂解液沉淀溶于6mol·L-1盐酸胍后,用Ni2+-NTA树脂进行亲和分离纯化,纯化产物在SDS-PAGE上表现为一条24kDa的蛋白带。在黑鲷GH放射免疫分析系统中,纯化产物能与黑鲷GH竞争结合GH抗体,表明大肠杆菌表达的斜带石斑鱼GH融合多肽具有GH免疫活性。     

草鱼(Ctenopharyngodon idellus)成纤维细胞生长因子8的cDNA克隆及特征分析

以草鱼(Ctenopharyngodon idellus)为实验对象,利用RACE技术克隆了草鱼成纤维细胞成长因子8(Fibro-blast Growth Factor8,FGF8)cDNA序列。实验结果显示,草鱼FGF8 cDNA序列长度为887 bp,其中5′-非翻译区长100 bp,3′-非翻译区长157 bp,开放阅读框(ORF)633 bp,编码210个氨基酸的前体蛋白,包含22个氨基酸的信号肽和188个氨基酸的成熟肽。利用已知的FGF8序列绘制系统发育树,发现草鱼与两种鲤科鱼(班马鱼、墨西哥脂鲤)聚为一簇,显示亲缘关系很近,而与其它脊椎动物如两栖类、鸟类、哺乳类的亲缘关系则相对较远,这与形态分类学的结果一致。此外,还通过生物信息学分析,揭示了草鱼FGF8的分子结构特征。     

中华鲟神经内分泌多肽7B2基因克隆及组织特异性表达

以中华鲟(Acipenser sinensis)脑垂体总RNA为模板,采用RT-PCR和RACE方法,获得中华鲟神经内分泌多肽(7B2)基因的3个重叠片段,测序后拼接得到986 bp全长基因序列,其中包括5'端非翻译区(5′-UTR)14 bp、3′端非翻译区(3-′UTR)261 bp和开放阅读框711 bp。翻译编码236个氨基酸。其中前43个氨基酸为7B2的信号肽。经BLAST比对发现中华鲟7B2蛋白的同源性与斑马鱼(Danio rerio)的相似性最高为82%。系统发育分析表明,中华鲟与斑马鱼亲缘关系最近。半定量RT-PCR分析表明:在脑中7B2 mRNA表达量最高,心脏、性腺、胰等组织中表达次之,肠、肾、皮肤等组织中少量表达,肝和鳃几乎不表达。     

半滑舌鳎促滤泡激素基因全长cDNA的克隆与组织表达分析

从半滑舌鳎Cynoglossus semilaevis Günther脑垂体中提取总RNA,利用RT-PCR和RACE技术首次克隆得到半滑舌鳎促滤泡激素（FSH）基因全长cDNA序列。半滑舌鳎FSHcDNA全长为541bp,开放阅读框为393bp,编码130个氨基酸（GenBank序列登录号：JQ277933）。发现一个N-糖基化位点：24～27NTT。与其他脊椎动物的FSH成熟肽氨基酸序列同源性比较表明,半滑舌鳎FSH与鲽形目和鲈形目鱼类FSH同源性为42％～49％,与鲤形目和高等脊椎动物FSH同源性为27％～319/5。用MEGA4．0软件构建了NJ树,获得的进化树表明,半滑舌鳎FSH与其他鱼类FSH聚类,亲缘关系较近。实时荧光定量组织表达分析表明,FSHmRNA除在垂体中大量表达外,其他组织也有表达,尤以脑、性腺表达量较高。半滑舌鳎FSHmRNA在垂体以外组织中的广泛表达,暗示FSH可能具有广泛的生理功能。     

仿刺参纤维胶凝蛋白基因的分子特征及表达分析

纤维胶凝蛋白是非特异性免疫系统中的重要分子。通过转录组测序及cDNA末端快速克隆技术得到一条仿刺参纤维胶凝蛋白基因的全长cDNA序列,并将其编码的蛋白命名为仿刺参纤维胶凝蛋白-1。获得的基因cDNA全长为1951bp,其中5′-末端非翻译区为397bp,3′-末端非翻译区为666bp,开放阅读框为888bp,编码295个氨基酸,N端16个氨基酸为信号肽,信号肽后面有两个G-X-Y重复序列,C端为纤维蛋白素原结构域。采用实时荧光定量PCR方法分析了仿刺参纤维胶凝蛋白-1基因在仿刺参幼参不同组织及细菌脂多糖刺激后的时序表达规律,结果显示仿刺参纤维胶凝蛋白-1基因在仿刺参的肠道、呼吸树、体腔细胞和体壁均有表达,且肠道的表达量最高;脂多糖刺激后,4种组织的仿刺参纤维胶凝蛋白-1基因表达量均有变化,且以肠道和体壁表达量的变化最为显著;此外,仿刺参纤维胶凝蛋白-1基因在仿刺参4种组织中的表达量变化具有不同的时序性,表明仿刺参纤维胶凝蛋白-1可能在仿刺参免疫应答中起重要作用。