家蚕微孢子虫核糖-5-磷酸异构酶A基因的克隆及表达特征分析

核糖-5-磷酸异构酶A(ribose 5-phosphate isomerase A,RpiA)是多种生物中普遍存在的一种高度保守的蛋白酶,在磷酸戊糖途径(PPP)中起着核心作用,参与原核生物与真核生物核糖-5-磷酸(R5P)与核酮糖-5-磷酸(Ru5P)之间的可逆异构化反应及植物二氧化碳固定的卡尔文循环。为探索RpiA在家蚕微孢子虫侵染家蚕后能量代谢与物质合成过程中所发挥的作用,通过PCR扩增得到NbRpiA基因的编码区。该开放阅读框全长345 bp,编码114个氨基酸,预测蛋白质的分子质量约为13.145 kD,等电点为7.72,未发现明显已知功能结构域。实时荧光定量PCR检测发现,NbRpiA基因在家蚕微孢子虫感染家蚕后7 d内均有表达:从感染后2 h起,NbRpiA基因的表达水平呈缓慢上升的趋势,第2天达到最高,随后表达水平逐渐降低,从第4天开始表达水平大幅降低,至第7天降至最低。初步推测NbRpiA可能在家蚕微孢子虫孢子发芽及增殖阶段发挥作用。研究结果为了解NbRpiA在家蚕微孢子虫能量代谢与物质合成中的作用提供了初步线索。     

利用EST数据库资源克隆家蚕Bombyx mori6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶基因

以果蝇6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶(6-[jps[jpg;icpmate dehydrogenase,6PGDH)基因cDNA序列为信息探针,对家蚕EST数据进行同源检索筛选,克隆到了家蚕6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶基因的cD-NA序列,该基因全长2011bp.经RT-PCR克隆、序列分析验证,结果表明与电子克隆序列完全一致;该基因具有完整的开放阅读框(0RF),编码蛋白为483个氨基酸;通过与人、果蝇、家鼠、摇蚊、线虫的6PGDH蛋白序列比较,发现该基因具有高度的保守性.     

家蚕微孢子虫丙酮酸激酶基因的克隆与表达特征分析

丙酮酸激酶(pyruvate kinase,PK)在糖酵解最后一步起着不可逆的作用,可以催化磷酸烯醇式丙酮酸将高能磷酸基团转移给ADP生成ATP和丙酮酸。通过在NCBI和家蚕微孢子虫(Nosema bombycis)数据库中对丙酮酸激酶基因的比对分析,选择家蚕微孢子虫丙酮酸激酶M2亚型的一个基因(NbPK-2,GenBank登录号EOB11679.1)进行克隆。生物信息学分析显示,该基因序列长度为1 359 bp,包含一个完整的开放阅读框,编码452个氨基酸,预测蛋白质等电点为7.13,相对分子质量为51.7 kD,没有信号肽;NbPK-2蛋白的二级结构预测显示其含有38%的螺旋、21%的延伸片段和40%无规则卷曲。通过qRT-PCR检测感染微孢子虫后家蚕不同发育时期的NbPK-2表达水平,发现该基因在感染后24 h内处于相对较高的表达水平,而此后表达水平开始降低,至144 h达到最低值,在168 h又有所升高。研究结果可促进对家蚕微孢子虫糖酵解途径的研究,为家蚕微粒子病的防控奠定理论基础。     

家蚕微孢子虫水通道蛋白基因NbAQP的克隆及表达特征分析

水通道蛋白(aquaporin,AQP)是在动物、植物、微生物细胞膜上发现的能够高选择性透过水分的一类通道蛋白。通过克隆家蚕微孢子虫(Nosema bombycis,Nb)的AQP基因,并分析其表达特征,为研究AQP在Nb孢子侵染宿主细胞时调节孢子内渗透压的作用积累基础信息。依据从Microsporidia DB和MIPModDB数据库比对获得的序列设计引物,以家蚕微孢子虫基因组DNA为模板克隆了NbAQP基因,该基因大小为750 bp,编码蛋白质分子质量为26.66 k D,具有MIP超家族水通道蛋白的保守跨膜结构域。用半定量RT-PCR和实时荧光定量PCR的方法,在Nb孢子感染宿主家蚕的7 d内,家蚕中肠组织中都能检测到NbAQP基因的表达,自感染后2 d开始,NbAQP基因的表达水平开始明显上升,直至感染后7 d达到最高水平。NbAQP基因的高水平表达时相与家蚕添食Nb孢子后中肠组织中成熟Nb孢子大量出现的时间相一致,初步推测NbAQP可能在家蚕微孢子虫成熟孢子发芽时的孢子内渗透压调节中起到重要作用。     

三河马6-磷酸葡萄糖脱氢酶及葡萄糖磷酸异构酶的多态性

采用淀粉凝胶电脉及琼脂覆盖技术对三河马血液红细胞6－磷酸葡萄糖脱氢酶和葡萄糖磷酸异构入酶的电泳变异进行了检测。在6－磷酸葡萄糖脱氢酶位点发现3个表现型，即FF、FS和SS，在葡萄糖磷酸异构酶位点共发现2个表现型，即Ⅱ,FI。等位基因频率直接通过表型计算得出：PGD^F为0．840，PGD^为0．160，而PI^F为0．140，GPI^I为0．860。父权否定概率在6－PGD和GPI位点分别为0．1163和0．1059。     

山丹马6-磷酸葡萄糖脱氢酶及葡萄糖磷酸异构酶的多态性研究

用淀粉凝胶电泳及琼脂覆盖技术对山丹马的血液红细胞6磷酸葡萄糖脱氢酶和葡萄糖磷酸异构酶的电泳变异进行了测定。在6磷酸葡萄糖脱氢酶座位发现了3种表现型,即FF,FD和FS,其频率分别为0.958,0.021和0.021。在葡萄糖磷酸异构酶座位发现了两种表现型,即II和FI,其频率分别为0.771和0.229。等位基因频率直接通过表型计算出:PGDF为0.979,PGDD为0.0104,PGDS为0.0104;GPIF为0.1146,GPII为0.8854。亲子关系排除概率在6PGD和GPI座位点分别为0.1009和0.0912。两座位的个体识别概率分别为0.081和0.353。     

家蚕微孢子虫海藻糖合成酶基因Nbtps1的克隆与原核表达

海藻糖在保护细胞质膜和生物大分子空间结构,维持胞内渗透压增大的过程中发挥重要作用,海藻糖合成酶是海藻糖合成途径中的一个关键酶。通过检索微孢子虫基因组数据库发现,家蚕微孢子虫(Nosema bombycis)基因组中含有4个海藻糖合成酶基因,其中Nbtps1基因的开放阅读框长1 386 bp,为单外显子结构,编码461个氨基酸残基,预测蛋白质分子质量53.7 k D,等电点5.19。Nb TPS1蛋白序列含有1个糖基转移酶结构域和4个潜在的N-糖基化位点,亚细胞定位预测该蛋白质位于细胞质中。多重序列比对分析结果表明,Nb TPS1与东方蜜蜂微孢子虫(Nosema ceranae)、兔脑炎微孢子虫(Encephalitozoon cuniculi)海藻糖合成酶的氨基酸序列相似度分别为59.0%、54.7%,系统发育进化树显示三者的亲缘关系与之相符。构建重组表达载体Nbtps1/p ET-28a(+)并转化大肠埃希菌Rosetta(DE3)菌株,经IPTG诱导表达及亲和纯化后获得最终质量浓度为1.18 mg/m L的重组融合蛋白His-Nb TPS1。用纯化后的融合蛋白制备兔多克隆抗体Anti-Nb TPS1,利用间接ELISA法测定多克隆抗体的效价达1∶25 600,并通过Western blotting检测验证了该多克隆抗体的特异性,为研究Nb TPS1的生物学功能以及家蚕微孢子虫的间接免疫检测奠定了实验基础。     

家蚕微孢子虫半胱氨酸脱硫酶基因的克隆及表达和亚细胞定位

半胱氨酸脱硫酶是一类活性依赖于磷酸吡哆醛的酶类,可催化L-半胱氨酸转化为L-丙氨酸和硫烷硫原子,为铁硫簇组装提供硫原子。基于家蚕微孢子虫基因组数据,克隆了家蚕微孢子虫半胱氨酸脱硫酶(NbNfs)基因。序列结构分析显示NbNfs含有其活性所需的保守氨基酸位点,但不具有线粒体型N端导肽;系统发育分析表明微孢子虫半胱氨酸脱硫酶与真菌线粒体型半胱氨酸脱硫酶聚为一类,属于类群Ⅰ,起源于α-变形细菌;共线性分析表明半胱氨酸脱硫酶基因在不同微孢子虫之间其基因座位保守,具有共线性。构建重组质粒pET30a(+)-NbNfs,并转化到E.coli Rosetta(DE3),经IPTG诱导表达NbNfs融合蛋白,用Ni-NTA亲和层析柱进行纯化后,将融合蛋白免疫昆明小鼠制备多克隆抗体,Western blotting检测NbNfs在成熟家蚕微孢子虫具有表达。胶体金免疫定位显示NbNfs主要定位于成熟家蚕微孢子虫的细胞质中。研究结果为家蚕微孢子虫铁硫簇组装途径的研究奠定了基础。     

民猪磷酸葡萄糖酸脱氢酶(PGD)基因部分片段的克隆与分析

试验采用比较基因组学结合克隆测序的方法首次获得了民猪的磷酸葡萄糖酸脱氢酶基因的第9,10,12内含子序列,并对测序结果进行了比对。结果表明:磷酸葡萄糖酸脱氢酶基因的第9内含子存在2个点突变(120 G→C和185 C→G),后者造成NlaⅢ酶切位点的缺失;第10内含子存在1个点突变(129 T→C),该点突变造成AceⅠ酶切位点的缺失;第12内含子处没有发现突变位点。     

家蚕微孢子虫己糖激酶基因的克隆及序列结构分析和原核表达

己糖激酶(hexokinase,HXK)是糖酵解途径的限速酶,在能量代谢中充当极其重要的角色。家蚕微孢子虫(Nosema bombycis)具有完整的糖酵解途径,其基因组中有2个序列相似度较高的己糖激酶编码基因拷贝(NBO_1320g0001,NBO_27g0008)。根据其中的一个基因拷贝(NBO_27g0008)序列设计特异性引物,以家蚕微孢子虫基因组DNA为模板成功克隆了该基因,命名为Nb HXK-1。该基因大小为894 bp,包含完整的ORF,编码297个氨基酸,预测蛋白质的分子质量为34.241 k D,等电点(p I)为5.26,蛋白质的氨基酸序列有31个磷酸化位点和4个潜在的N-糖基化位点,无跨膜结构域,有信号肽,二级结构主要由α螺旋(54.55%)、延伸片段(17.80%)和无规则卷曲(27.61%)组成。系统进化分析显示Nb HXK-1与东方蜜蜂微孢子虫(Nosema ceranae)己糖激酶(Nc HXK)氨基酸序列的亲缘关系较近。将Nb HXK-1基因插入原核表达载体p ET-28a(+)并转化BL21(DE3)感受态细胞,用IPTG诱导表达后经蛋白质串联质谱鉴定和Western blot分析显示,获得了与预期大小一致的约35 k D的重组Nb HXK-1蛋白,为进一步阐明Nb HXK-1的生物学功能奠定了基础。     

家蚕类ω3-脂肪酸脱氢酶基因的克隆、表达及功能研究

ω3-脂肪酸脱氢酶是生物体内催化多不饱和脂肪酸合成的关键酶之一,其表达受生物胁迫和非生物胁迫因素的影响。从家蚕蛹中克隆了类ω3-脂肪酸脱氢酶基因(Bm FAD3-like),该基因具有一个长度为1 083 bp的开放阅读框,编码由360个氨基酸残基组成的分子质量为41.5 k D的蛋白质。将该基因克隆到p YES2.0载体,构建重组表达载体p YBm FAD3-like及重组酿酒酵母工程菌株YBm FAD3-like后进行诱导表达,收集菌体提取脂肪酸,经气相色谱检测表明异源表达的重组Bm FAD3-like能够将诱导表达体系中加入的外源底物亚油酸(LA)转化为α-亚麻酸(ALA)。半定量RT-PCR检测Bm FAD3-like基因mRNA几乎在家蚕5龄第3天幼虫的所有组织中都有转录,在5龄幼虫期、蛹期和蛾期的转录水平较高,并且其转录水平受低温(0℃)和真菌(球孢白僵菌Beauveria bassiana)侵染(6~36 h)诱导显著上调。对家蚕蛹体注射siRNA沉默目的基因12~72 h后,Bm FAD3-like mRNA转录水平显著下调。研究结果表明,Bm FAD3-like的表达产物能催化LA在ω3位脱氢生成ALA,并且该基因在蚕体受到低温诱导和真菌侵染等胁迫时显著上调表达,外源siRNA能够介导该基因的沉默,显著下调其转录水平。     

葡萄糖-6-磷酸脱氢酶在紫花苜蓿干旱耐受性中的响应

葡萄糖-6-磷酸脱氢酶(glucose-6-phosphate dehydrogenase,G6PDH,EC1.1.1.49)是磷酸戊糖途径的关键限速酶,参与NADPH和磷酸核糖的合成,在植物响应生物胁迫和非生物胁迫方面有重要作用。研究了葡萄糖-6-磷酸脱氢酶(G6PDH)在紫花苜蓿中对干旱胁迫的响应。首先采用不同浓度的PEG模拟干旱胁迫处理紫花苜蓿幼苗,通过测定不同PEG浓度下紫花苜蓿幼苗的株高、根长、干重、过氧化氢(H₂O₂)、丙二醛(MDA)含量的变化筛选胁迫浓度来确定干旱胁迫的条件。其次,检测胁迫浓度下紫花苜蓿幼苗中G6PDH的活性变化。第三,通过添加G6PDH的抑制剂Na₃PO₄,观察干旱胁迫下紫花苜蓿幼苗的生长情况并测定MDA、H₂O₂含量以及G6PDH活性的变化。最后,综合分析G6PDH对干旱胁迫的响应。结果显示,不同浓度PEG处理下,紫花苜蓿幼苗的生长受到限制,例如株高、根长、鲜重、干重都随PEG浓度的增加而逐渐减小,MDA和H₂O₂的含量随PEG浓度的增加而增加,其中以15% PEG处理的影响最大;同时,也发现随PEG浓度的增加紫花苜蓿幼苗中G6PDH的活性也较对照增加,15%PEG处理时达最高值;故15%的PEG处理为干旱胁迫模拟最佳条件。通过添加G6PDH的抑制剂Na₃PO₄后发现,干旱胁迫下紫花苜蓿幼苗的生长明显地受到抑制,其叶片中MDA、H₂O₂含量分别较干旱胁迫下的增长28.4%、19.9%,G6PDH的活性也明显降低了49.4%。以上结果初步说明G6PDH可能参与调节了干旱胁迫引起的氧化胁迫。     

副干酪乳杆菌6-磷酸山梨醇脱氢酶(gutF)基因的克隆和超表达

为研究6-磷酸山梨醇脱氢酶基因在乳酸菌中超表达的影响,本试验根据副干酪乳杆菌的基因序列设计引物,用PCR的方法扩增6-磷酸山梨醇脱氢酶(gutF)基因,将其连接到乳酸菌表达载体pMG36e,并将重组质粒转化到副干酪乳杆菌及乳酸乳球菌中获得重组菌株;对重组菌株表达产物进行蛋白质水平的电泳检测,检测出表达了大约28kD的蛋白;使用山梨醇替代培养基中的葡萄糖,以未转化基因菌株做阴性对照,进行生长曲线的测定,结果表明,转化菌株能够利用在以山梨醇作为碳源的条件下,重组菌株的生长速度和最终菌浓度均优越于对照菌株。本研究通过超表达6-磷酸山梨醇脱氢酶蛋白,对于进一步研究乳酸菌的耐受性具有十分重要的理论基础。     

家蚕微孢子虫蓖麻毒蛋白B链基因RBL463-4的克隆及在毕赤酵母中的表达

基于家蚕微孢子虫(Nosema bombycis,Nb)基因组中发现的蓖麻毒素B链(ricin B chain)序列数据设计引物,提取感染Nb第8天的家蚕幼虫中肠组织总RNA,利用RT-PCR方法扩增出RBL463-4基因,并将其克隆进毕赤酵母表达载体pPICZα-A中,构建重组酵母表达载体pPIC-R4。重组质粒pPIC-R4经SacⅠ线性化后,电击导入毕赤酵母X33中,利用博莱霉素(zeocin)筛选获得重组酵母X33/RBL463-4。以2%甲醇诱导表达后,经SDS-PAGE、Western blot检测表达产物,结果出现25kD和20kD2种蛋白,其中25kD蛋白与预测融合蛋白大小一致,表明获得了RBL463-4的融合蛋白。研究结果为进一步探究RBL463-4蛋白在家蚕微孢子虫侵染宿主过程中的功能作用奠定了基础。     

家蚕微孢子虫烯醇化酶(Enolase)基因的克隆及序列分析与原核表达

烯醇化酶(enolase,ENO)是糖酵解途径的限速酶,对家蚕微孢子虫(Nosema bombycis,Nb)烯醇化酶的研究有助于了解微孢子虫的能量代谢机制。依据微孢子虫基因组数据库中的家蚕微孢子虫烯醇化酶编码序列设计引物,以家蚕微孢子虫基因组DNA为模板,PCR扩增获得家蚕微孢子虫烯醇化酶基因(Nb ENO)。该基因ORF全长1 242 bp,编码413个氨基酸,预测蛋白质分子质量46.323 k D,等电点6.13;蛋白质二级结构主要由α螺旋(28.33%)、延伸片段(22.52%)和无规则卷曲(49.15%)组成,含有25个磷酸化位点和1个糖基化位点,无信号肽和跨膜结构域。系统进化树分析Nb ENO与蜜蜂微孢子虫(Nosema ceranae)烯醇化酶基因序列(Nc ENO)的亲缘关系较近,序列比对显示二者的一致性为62.10%。将Nb ENO基因插入原核表达载体p ET-28a并转化大肠埃希菌Rosatta(DE3)感受态细胞,经IPTG诱导表达后获得预期大小约50 k D的重组Nb ENO蛋白,有利于进一步研究Nb ENO的功能及亚细胞定位。     

香蕉海藻糖-6-磷酸合成酶基因MaTPS2的克隆及表达特性分析

获得香蕉海藻糖-6-磷酸合成酶基因MaTPS2全长序列并初步探讨MaTPS2基因在植物逆境中的作用。在获得MaTPS2基因全长序列的基础上,采用同源序列比对、聚类分析、实时定量PCR等技术初步探讨香蕉MaTPS2基因的功能。从香蕉A基因组中获得一条3277bp MaTPS2全长序列,包含一个完整的开放阅读框1344bp,编码蛋白含447个氨基酸。其氨基酸理化性质分析表明,MaTPS2蛋白属于不稳定疏水性蛋白,具有一个结构域GT1-TPS。通过与已知植物的TPS氨基酸同源序列比对,同源性达77.95%。系统发育树进化关系分析表明MaTPS2编码的氨基酸序列与银杏TPS氨基酸序列（AAX16014.1）邻近,说明二者的亲缘关系较近。器官特异性分析表明MaTPS2在香蕉植株的根、球茎、假茎、叶、花各器官中均有表达,其中在球茎、假茎和叶中表达量较多,在果实中表达量较低。在ABA、干旱、盐害和枯萎病胁迫处理下MaTPS2表达量升高,在ACC胁迫处理下,MaTPS2表达量显著下降,而低温胁迫条件下,MaTPS2表达不响应。由此推导,MaTPS2可能参与调控香蕉抗旱、抗病机制。激素ACC和ABA胁迫处理说明MaTPS2的表达可能受激素蛋白间接调控。     

家蚕微孢子虫感染BmN细胞的差异表达基因筛选及Akirin的原核表达

为探究家蚕微孢子虫(Nosema bombycis,Nb)感染宿主细胞的分子机制,以感染Nb的家蚕卵巢上皮细胞(BmN)为材料,通过GeneFishing技术进行基因差异表达分析,发现感染Nb的BmN细胞有10个基因被诱导或抑制表达,这些差异表达基因功能涉及蛋白质合成、细胞信号转导、线粒体呼吸链电子传递、细胞能量代谢、细胞免疫及一些未知功能。运用RT-PCR方法克隆在感染Nb的BmN细胞中差异表达的免疫相关基因Akirin,获得一个长588 bp的完整ORF,编码195个氨基酸,预测蛋白质分子质量21.98 kD,等电点为8.97,属于碱性蛋白,该蛋白质经SignalP在线预测未见信号肽。通过原核表达获得家蚕Akirin的外源融合表达蛋白,为进一步研究家蚕Akirin在家蚕先天免疫系统中的功能奠定了基础。     

家蚕微孢子虫(镇江株)β-微管蛋白基因部分片段的克隆及系统发育分析

设计1对正、反向引物btubf/btubr,对家蚕微孢子虫(镇江株)基因组DNA的β-微管蛋白(beta-tubulin)基因进行扩增,得到部分片段。经PCR鉴定、酶切及测序分析,该片段与Nosema属其它微孢子虫的beta-tubulin同源。采用邻近归并法(Neighbour-Joining)构建系统发育树,结果表明微孢子虫和真菌关系密切。研究结果对于微孢子虫的系统发育研究和家蚕微粒子病的治疗具有积极意义。     

家蚕微孢子虫(浙江株)α-微管蛋白基因部分片段的克隆及系统发育分析

基于微孢子虫分类学地位的争议,通过克隆家蚕微孢子虫(Nosema bombycis)的α-Tubulin基因,利用BioEditor将核苷酸序列翻译成氨基酸序列,并从NCBI中收集不同物种的α-Tubulin基因,用CLUSTALX(1.81)、Mega2以及在线生物信息学软件CLUSTALW(1.83)分析序列并构建系统发育树。结果显示:家蚕微孢子虫及其它微孢子虫与真菌聚为一类,且微孢子虫以一个独立群与接合菌(zygomycetes)的噬虫霉属(Entomophaga)、耳霉属(Conidiobolus)关系最近,与子囊菌(ascomycetes)、担子菌(basidiomycetes)、壶菌(chytrids)及其它接合菌互为姐妹群。