蛇毒丝氨酸蛋白酶的研究进展

蛇毒丝氨酸蛋白酶(Snake Venome Serine Proteinases,SVSPs)是蛇毒中一类重要的蛋白水解酶,与凝血系统关系密切,具有重要的临床应用价值。笔者对SVSPs的种类与生物学功能、应用、纯化、分子生物学研究等方面进行了综述,同时也指出了目前存在的问题及今后的发展方向,以期为进一步的基础研究提供理论基础。     

丝氨酸蛋白酶与植物器官衰老关联的研究进展

丝氨酸蛋白酶是最大的一类蛋白酶家族,广泛参与植物的衰老、细胞分化、超敏反应、蛋白质降解和加工等生理过程。笔者综述了丝氨酸蛋白酶家族在植物体内作用,丝氨酸蛋白酶在植物器官衰老方面的作用以及在瓶插切花衰老方面的研究进展。     

毛果杨丝氨酸蛋白酶抑制剂基因PtrSPI的克隆及真核表达

利用PCR技术从毛果杨(Populus trichocarpa)中分离得到1条丝氨酸蛋白酶抑制剂基因PtrSPI,该基因cDNA编码区全长为1176 bp,可编码391个氨基酸。BlastP预测结果显示,该丝氨酸蛋白酶抑制剂属于SERPIN超家族。多序列比对结果表明,毛果杨PtrSPI基因的氨基酸序列与已报道的胡杨(P.euphratica)丝氨酸蛋白酶抑制剂氨基酸序列XP_011030699同源性最高,相似性为92%,且蛋白的C端氨基酸序列都含有高度保守的反应中心环(RCL)。在此基础上,成功构建了PtrSPI基因的重组真核表达载体pPICK-PtrSPI并获得了重组毕赤酵母菌株GS115-PtrSPI。利用终质量分数为0.5%甲醇诱导重组真核蛋白表达,SDS-PAGE电泳结果显示,在42648.45处出现了重组蛋白,与预期值一致。     

昆虫丝氨酸蛋白酶抑制剂在免疫调节中的作用

丝氨酸蛋白酶抑制剂是一类分布广泛的蛋白酶抑制剂超家族,能与体内参与各种调控作用的丝氨酸蛋白酶相互制约,形成一定的动态平衡,调节生物体内许多重要的生命活动。该文就近几年来关于昆虫丝氨酸蛋白酶抑制剂在免疫调节中的研究进展进行综述。     

家蚕丝氨酸蛋白酶BmSP141的表达特征及对饥饿的响应

【目的】分析家蚕(Bombyx mori)丝氨酸蛋白酶基因BmSP141序列信息,明确其时空表达模式,结合饥饿与重新喂食处理对其表达的影响,探究该基因在家蚕中的功能。【方法】对家蚕丝氨酸蛋白酶基因BmSP141进行T-A克隆,得到其编码区核苷酸序列;应用生物信息学在线网站对该基因编码区推导的氨基酸序列、分子量、结构域等信息进行分析;利用ClustalX1.8和MEGA5.02软件对BmSP141与其他物种的丝氨酸蛋白酶进行多序列比对和系统发生树分析;构建原核表达载体p28-BmSP141,并转化到Rosetta（DE3）菌株中诱导表达,利用镍柱亲和层析纯化重组蛋白。利用半定量RT-PCR和实时荧光定量PCR方法对其组织和时期表达特征进行分析;采用蛋白质免疫印迹（Western blot）技术,分别分析BmSP141蛋白在家蚕5龄第3天各组织的表达情况和5龄幼虫中肠的表达变化;通过免疫荧光定位分析BmSP141蛋白在4龄幼虫中肠的分布情况;利用实时荧光定量PCR和Western blot方法对饥饿处理和再喂食后BmSP141的表达情况进行分析。【结果】BmSP141编码含有292个氨基酸的蛋白,其中第1-17位氨基酸为信号肽,其成熟体蛋白预测分子量为25.9 kD,等电点为7.8。同源序列比对表明,BmSP141与烟芽夜蛾丝氨酸蛋白酶和蓓带夜蛾丝氨酸蛋白酶序列同源性较高,分别达到62%和63%。这些同源序列具有保守的催化三联体,与活性相关的基序也很保守,但与胰凝乳蛋白酶保守的底物特异性位点相比,BmSP141的底物特异性位点发生改变。在16和37℃条件下诱导后,重组蛋白均以包涵体形式表达,经镍柱亲和层析纯化后得到了较纯的重组蛋白,并用该蛋白制备了效价较高的多克隆抗体。组织和时期表达特征分析表明,该基因主要在家蚕幼虫的中肠组织特异性表达, 且在幼虫起蚕到食桑期表达逐渐增加,但眠期表达下降,蛹期和成虫期表达水平较低。Western blot分析也表明,BmSP141蛋白仅在家蚕中肠组织表达,且从5龄起蚕到上蔟表达量先增加后降低。免疫荧光定位结果表明,BmSP141定位于中肠上皮细胞的细胞质中,进一步证实BmSP141在中肠特异表达。在转录和翻译水平,BmSP141饥饿处理后表达量显著下调,而重新喂食后其表达量上调,表明BmSP141的表达受到消化道食物的诱导。【结论】家蚕丝氨酸蛋白酶BmSP141在中肠组织表达,在幼虫期食桑期高表达,蛹期和成虫期表达水平较低,受消化道食物的诱导而上调表达,推测该基因可能参与家蚕中肠的消化过程。     

家蚕丝氨酸蛋白酶基因BmSP25转录分析及其免疫响应

[目的]分析家蚕丝氨酸蛋白酶(SP)基因序列BmSP25及转录情况,明确其表达规律对防御家蚕核型多角体病毒(BmNPV)入侵的免疫应答机制,为揭示BmSPs在家蚕免疫应答方面的功能作用提供理论依据.[方法]克隆BmSP25基因序列,对该基因编码蛋白的氨基酸序列、分子量、结构域等进行生物信息学分析;利用GeneDoc和MEGA 5.0对BmSP25氨基酸序列进行多序列比对及系统发育进化树分析,采用半定量RT-PCR对家蚕不同组织和发育时期的BmSP25基因转录情况进行分析,并以实时荧光定量PCR检测BmSP25基因在BmNPV感染家蚕中肠组织中的转录水平.[结果]BmSP25基因的ORF全长885 bp,编码294个氨基酸,其中第1~17位氨基酸为信号肽,去信号肽的分子量为29.1 kD,理论等电点为7.8.BmSP25蛋白由4个α螺旋、15个β折叠和一些无规则卷曲构成;其氨基酸序列同源性比对分析发现,BmSP25(BGIBMGA008514-PA)与蓓带夜蛾SP序列(GenBank登录号ADM35105)的同源性最高,为62.1%.BmSP25基因在家蚕中肠组织中特异表达,且在整个幼虫时期呈持续性表达.BmSP25基因在家蚕感染BmNPV后发生明显变化,至感染6 h时呈下调趋势,而在感染3、12和24 h时均呈明显上调表达.[结论]BmSP25在防御BmNPV入侵家蚕的免疫应答过程中发挥重要作用.鉴于昆虫SP具有高度保守的底物特异性位点,因此可利用底物类似物、基因定点突变等方式来预防农林害虫.     

缢蛏丝氨酸蛋白酶基因的序列特征及其表达分析

含有clip结构域的丝氨酸蛋白酶是一类新的丝氨酸蛋白酶家族,可能参与非特异性免疫防御功能。从缢蛏(Sinonovacula constricta)cDNA文库中筛选出一条丝氨酸蛋白酶同源EST序列,然后通过5’RACE扩增、测序,拼接得到全长为1 228 bp的cDNA序列,包括66 bp的5’非翻译区和160 bp的3’非翻译区,以及1 002 bp的开放阅读框。阅读框共编码333个氨基酸,含有17个氨基酸的信号肽序列,并含有发卡结构域(clip domain)和胰蛋白酶样丝氨酸蛋白酶结构域(Tryp_SPc domain)。在clip结构域中包含6个半胱氨酸残基形成的3个二硫键,在Tryp_SPc结构域中包含His-Asp-Ser催化三联体(HDS)。该缢蛏丝氨酸蛋白酶基因被命名为ScSP。实时荧光定量PCR(qRT-PCR)分析表明,ScSP在缢蛏的外套膜、水管、鳃、斧足、性腺、肝胰腺6个组织中均有表达,尤其在肝胰腺中表达显著高于其他组织,其次为性腺组织,而水管,外套膜和鳃中表达量最低。缢蛏经鳗弧菌(Vibrio anguillarum)诱导感染后4 h和8 h,肝胰腺中的ScSP基因表达量显著上调。缢蛏丝氨酸蛋白酶的序列特征与表达分析揭示了ScSP是含有clip结构域的丝氨酸蛋白酶基因,参与了非特异性免疫防御,为进一步研究该基因的结构和功能奠定了基础。     

毛果杨丝氨酸蛋白酶抑制子PtrSPI的抗虫能力分析

[目的]研究毛果杨丝氨酸蛋白酶抑制子PtrSPI的抗虫功能,为开发新型林木抗虫生物农药奠定基础.[方法]本研究通过研究毛果杨丝氨酸蛋白酶抑制子基因PtrSPI的启动子及其在舞毒蛾幼虫取食胁迫下的表达模式,分析PtrSPI基因功能;利用真核重组蛋白PtrSPI饲喂舞毒蛾幼虫,观察记录幼虫的取食量、体质量和死亡率,并测定取...     

南美白对虾丝氨酸蛋白酶的分离纯化及性质研究

通过硫酸铵盐析、DEAE-Sepharose、Phenyl-Sepharose、Hydroxyapatite、Superdex75等方法,从南美白对虾消化腺中分离得到一种丝氨酸蛋白酶.SDS-PAGE结果显示,其分子质量约为28ku,最适pH值与最适温度分别为9.0和40℃,且pH值在7.0～10.0之间以及温度在40℃以下有较高的稳定性.底物特异性实验与抑制剂实验结果表明,该酶属于类胰蛋白酶的丝氨酸蛋白酶.动力学实验显示,以Boc-Phe-Ser-Arg-MCA为底物时,Km=0.69μmol/L,Kcat=0.33S-1,Kcat/Km=4.78×105（mol/L）-1S-1.     

月季花瓣丝氨酸蛋白酶基因RhSep1的克隆及生物信息学分析

利用RT-PCR技术,从切花月季品种“Samantha”中克隆丝氨酸蛋白酶基因RhSep1.利用生物信息学技术对所得到的丝氨酸蛋白酶RhSep1序列进行结构与功能预测.结果表明:RhSep1基因全长2442 bp,开放阅读框编码769个氨基酸,推定该丝氨酸蛋白酶分子质量为80.48 kD.通过NCBI和MEROPS肽酶数据库等对RhSep1进行Protein Blast,发现RhSep1具有肽酶S8_3家族SA的典型结构域Petidase_S8_3(序列为Tyr-108-Leu-341)和PA_subtilisin_like的结构域(序列为Tyr-348-Ile-474).预测RhSep1可能具有信号肽、明显疏水区和典型跨膜区,同时RhSep1氨基酸序列中存在较多蛋白激酶C和酪蛋白激酶Ⅱ磷酸化位点、豆蔻酰化位点.这些活性位点往往与蛋白的磷酸化、G蛋白相互作用等信号转导事件有关,RhSep1可能存在复杂的蛋白水平调控机制.     

温和气单胞菌TL97528株丝氨酸蛋白酶基因片段克隆与序列分析

中华鳖(Trionyx sinensis)细菌性疾病主要由气单胞菌感染引起的,通过脱脂奶平板检测及酶活性试验得出温和气单胞菌TL97528株分泌的胞外蛋白酶为丝氨酸蛋白酶,而丝氨酸蛋白酶是气单胞菌的主要毒力因子。根据已发表的嗜水气单胞菌的丝氨酸蛋白酶基因序列保守区域设计引物,PCR扩增出一长度为809 bp大小的特异片段,该序列在Genbank上的登录号为FJ357446。对该序列进行分析发现,已发表的温和气单胞菌(Aeromonas sobria)丝氨酸蛋白酶基因(GenBank登录号为AF253471)同源性为98%、与其他几株已发表的嗜水气单胞菌(Aeromonas hydrophila)丝氨酸蛋白酶基因(GenBank登录号分别为AF126213、AY841795、DQ127822、CP000462、CP000644、AF159142)同源性分别为98%、82%、82%、82%、81%、81%,与杀鲑气单胞菌(Aeromonas salmonicida)丝氨酸蛋白酶基因(GenBank登录号为X67043)同源性为80%。用DNAstar软件分析,与鳖源温和气单胞菌TK961010株的同源性为98%,...     

温和气单胞菌TL97528株丝氨酸蛋白酶基因片段克隆与序列分析

中华鳖(Trionyx sinensis)细菌性疾病主要由气单胞菌感染引起的,通过脱脂奶平板检测及酶活性试验得出温和气单胞菌TL97528株分泌的胞外蛋白酶为丝氨酸蛋白酶,而丝氨酸蛋白酶是气单胞菌的主要毒力因子。根据已发表的嗜水气单胞菌的丝氨酸蛋白酶基因序列保守区域设计引物,PCR扩增出一长度为809 bp大小的特异片段,该序列在Genbank上的登录号为FJ357446。对该序列进行分析发现,已发表的温和气单胞菌(Aeromonas sobria)丝氨酸蛋白酶基因(GenBank登录号为AF253471)同源性为98%、与其他几株已发表的嗜水气单胞菌(Aeromonas hydrophila)丝氨酸蛋白酶基因(GenBank登录号分别为AF126213、AY841795、DQ127822、CP000462、CP000644、AF159142)同源性分别为98%、82%、82%、82%、81%、81%,与杀鲑气单胞菌(Aeromonas salmonicida)丝氨酸蛋白酶基因(GenBank登录号为X67043)同源性为80%。用DNAstar软件分析,与鳖源温和气单胞菌TK961010株的同源性为98%,...     

家蚕中肠丝氨酸蛋白酶基因对家蚕微孢子虫入侵的响应模式

为探究接种家蚕微孢子虫(Nosema bombycis)24与48 h后,家蚕中肠6种丝氨酸蛋白酶基因(serine protease gene, sps)的表达变化趋势,采用实时荧光定量PCR(quantitative real-time PCR, qRT-PCR)方法对正常组和微孢子虫感染试验组的6个家蚕中肠丝氨酸蛋白酶基因(编号分别为sp1、sp3、sp5、sp8、sp11和sp12)进行定量分析.结果显示,与正常家蚕中肠内丝氨酸蛋白酶基因的转录水平相比, sp1、sp3、sp5和sp12在接种家蚕微孢子虫24与48 h后均上调表达,其中sp5上调最明显,接种家蚕微孢子虫24与48 h的表达量分别是对照的1.9和1.2倍;sp8和sp11在受微孢子虫感染24 h后表达上调,而48 h后表达量下降.结果表明,丝氨酸蛋白酶(serine protease,SP)参与了家蚕中肠对微孢子虫入侵的免疫反应;不同丝氨酸蛋白酶上调倍数不同,说明不同丝氨酸蛋白酶参与家蚕免疫反应的程度不同;家蚕微孢子虫侵染48 h后,sp8和sp11出现了下调,推测微孢子虫的成功入侵抑制了sp8和sp11的表达.家蚕中肠不同丝氨酸蛋白酶在微孢子虫感染的不同时间的表达变化趋势为进一步研究丝氨酸蛋白酶家族在家蚕微孢子虫与宿主家蚕互作中的作用奠定了基础.     

桔小实蝇丝氨酸蛋白酶基因（BdorSer）的克隆与表达分析

【目的】克隆桔小实蝇丝氨酸蛋白酶基因（Bactrocera dorsalis serine protease,BdorSer）,研究BdorSer在不同组织和不同发育时期的表达情况,探索其可能参与的生理过程。【方法】采用反转录聚合酶链式反应(RT-PCR)和快速扩增cDNA末端(RACE)技术克隆BdorSer,对其编码蛋白氨基酸序列信息和进化关系进行分析;采用实时荧光定量PCR（real-time PCR）方法,研究BdorSer mRNA在桔小实蝇不同组织及不同发育时期的相对表达量。【结果】克隆获得了BdorSer,该基因ORF全长1 239 bp。氨基酸序列一致性分析表明,BdorSer与拟暗果蝇（Drosophila pseudoobscura）丝氨酸蛋白酶（登录号XP_001352960）氨基酸序列的一致性最高,为65.8%。实时荧光定量PCR分析表明,BdorSer mRNA在桔小实蝇雌雄虫的不同组织中都有表达,且在触角中的表达量最高,分别是雌虫胸部的43.6和26.8倍。BdorSer mRNA在生殖节中表现出较大的性别差异表达特征,雄虫生殖节中的mRNA表达量是雌虫的18.25倍。BdorSer mRNA几乎在昆虫发育的各个时期都有表达,其中在卵及1,2,3龄幼虫中的表达量分别是10 d 蛹的 0.68,1.63,4.31和15.8倍。BdorSer mRNA随蛹的发育其表达量逐渐减低,1,4,7 d蛹中的表达量分别是10 d蛹的325,125和41倍。【结论】克隆获得了BdorSer,其表达的BdorSer蛋白可能在雄虫的生殖生理中发挥了作用,同时也可能参与了桔小实蝇的变态发育过程,尤其是1 d蛹的发育过程。     

蚯蚓纤溶酶的研究进展

蚯蚓纤溶酶是近年发现的一种新型溶栓物质,该酶具有纤溶活性和溶栓活性,故其研究受到了极大的关注。文章概述了蚯蚓纤溶酶结构特点、药用价值、酶学活性、基因获取与表达、开发利用等方面近10年以来的研究进展。     

几种离子和有机化合物对枯草芽胞杆菌蛋白酶活力的影响

研究了不同浓度的金属离子及有机化合物对枯草芽胞杆菌（Bacillus subtilis）蛋白酶活力的影响，结果：①在5种金属离子中，Mg^2 、Na^ 、K^ 对酶有激活作用，其中Mg^2 浓度为2mmol/L时，激活作用最大。随着金属离子浓度的降低，K^ 和Na^ 对酶的激活作产减弱，Ca^2 对Zn^2 对酶活力有抑制作用。②在7种重金属离子中，除Mn^2 对蛋白酶有激活作用外，Cu^2 、Pb^2 、Cd^2 、Co^2 、Cr^3 和Cr^6 均对蛋白酶有抑制作用。③在有机化合物中，半胱氨酸和EDTA对酶均有激活作用，且在20mmol/L时最为强裂。④Na^ -K^ 、Ca^2 -Mg^2 和Cu^2 -EDTA共同作用时对蛋白酶活力均有不同程度的抑制作用。     

中华蜜蜂酚氧化酶和丝氨酸蛋白酶相关基因 及其全长转录本发掘与分析

为深入开展中华蜜蜂相关研究提供参考信息和基础,利用已获得的纳米孔(Nanopore)测序数据对中华蜜蜂Apis cerana cerana的酚氧化酶(phenoloxidase, PO)和丝氨酸蛋白酶(serine protease, SP)相关基因和全长转录本进行发掘和分析。通过Blast工具将中华蜜蜂所有全长转录本比对KEGG和Nr数据库以筛选出PO和SP相关基因和全长转录本。采用gffcompare软件将PO和SP相关全长转录本与东方蜜蜂参考基因组(ACSNU-2. 0)已注释基因进行比较以优化结构。使用Astalavista软件鉴定PO和SP相关基因的可变剪接(alternative splicing, AS)事件,再利用IGV浏览器进行结构可视化。通过PCR验证AS事件的真实性。利用TAPIS pipeline预测和分析可变多聚腺苷酸化(alternative polyadenylation, APA)位点,并通过TBtool软件鉴定APA位点上游的基序(motif)。鉴定到中华蜜蜂PO和SP相关的42个基因与146条转录本。优化了16个参考基因组已注释PO和SP相关基因的结构,其中5′端延长和3′端延长的基因均有7个,5′端和3′端同时延长的基因有2个。鉴定到PO和SP相关的10个基因的389次AS事件,其中最丰富的AS类型是5′端可变剪接。PCR结果证实了2次AS事件的真实性。共鉴定到34个PO和SP相关基因含有1个及以上的APA位点,其中含有3个APA位点的基因数量最多;在APA位点上游鉴定到多个motif,一致性序列为：GGHKSYWSHHTRATWTCNBHDMRRYWYRTNYTVACNGCKGCDCAYTGYR。鉴定到中华蜜蜂PO和SP相关的42个基因和146条全长转录本,优化了东方蜜蜂参考基因组已注释的PO和SP相关基因结构,并发掘出PO和SP相关基因的389次AS事件和237个APA位点。