不同柞蚕品种的热应激反应差异及2个热激蛋白基因的表达特征

野外放养柞蚕经常会受到高温环境胁迫,研究不同柞蚕品种对高温的应激反应和耐受性机制,有利于科学地评价柞蚕种质资源对环境的适应能力。调查5个柞蚕品种或品系5龄幼虫在42℃和45℃胁迫1～4 h后的热应激行为表现、高温胁迫后的恢复能力和胁迫处理后室温饲养48 h的死亡率,结果显示,方山黄和F的耐热性较好、恢复能力较强,高温胁迫后48 h抗大和F的死亡率较低。高温胁迫1 h后分别取2个胁迫试验组5个柞蚕品种5龄幼虫的脂肪体,qRT-PCR检测热激蛋白基因ApHSP70与ApHSP90的表达变化,结果显示:胁迫后不同品种ApHSP70基因的表达量均显著高于对照组(395～1 124倍),以方山黄的胁迫组和对照组表达量最高;42℃胁迫组抗大与9906、45℃胁迫组5204与9906的ApHSP70基因表达量无显著差异(P>0.05),其余均呈极显著差异(P<0.01)。高温胁迫后不同品种ApHSP90基因的表达量也明显高于对照组(26～460倍),仍以方山黄的胁迫组和对照组表达量最高;42℃对照组方山黄与其他品种ApHSP90的表达水平呈显著差异(P<0.05),而42℃方山黄对照组与抗大胁迫组无显著差异(P>0.05);42℃胁迫组5204与方山黄的ApHSP90基因表达水平呈显著差异(P<0.05),45℃胁迫试验组的抗大与F的ApHSP90基因表达水平不存在显著差异(P>0.05),其余均呈极显著差异(P<0.01)。研究结果可为柞蚕种质资源耐高温胁迫能力评价与柞蚕抗逆性新品种选育提供参考。     

2个柞蚕诱导型HSP70基因的克隆及热应激表达特征

研究柞蚕热休克蛋白基因在高温胁迫下的表达变化,有助于从分子水平解析柞蚕对高温的应激反应机制。采用RTPCR技术从柞蚕蛹脂肪体组织中克隆了2个热休克蛋白70基因Ap HSP70-1(Gen Bank登录号:KR821069)、Ap HSP70-2(GenBank登录号:KT225460),2个基因的开放阅读框(ORF)均为1 905 bp,编码634个氨基酸,蛋白质具有细胞质特征基序,推测为诱导型热休克蛋白,其序列N端为高度保守的ATPase功能域,C端为多肽结合功能域,是差异位点的主要分布区域。Ap HSP70-1和Ap HSP70-2蛋白之间的序列相似度为86.91%,二者与Ap HSC70蛋白序列的相似度分别为71.82%和70.14%。半定量RT-PCR检测显示,高温(43℃)诱导后柞蚕蛹脂肪体组织中Ap HSP70-1、Ap HSP70-2基因的表达量明显升高,而Ap HSC70基因的表达量变化不大;相对于Ap HSP70-2,正常环境下Ap HSP70-1在柞蚕蛹各组织中几乎不表达,但热激后被诱导表达。qRT-PCR检测高温(43℃)诱导处理后柞蚕蛹脂肪体组织中的Ap HSP70-2表达量上调了6.32倍,Ap HSP70-1的表达量上调了4.18倍。推测克隆的2个Ap HSP70基因在柞蚕应对热激胁迫的反应中发挥重要作用。     

热激蛋白在动物应激中的应用

热应激蛋白(HSPs)存在于所有动物细胞中,是动物受到应激原刺激后诱导产生的一组应激蛋白,与机体的应激关系密切,在进化上高度保守.本文在对HSP发现、分类及功能简要介绍的基础上,对HSP70在动物应激中的作用及其调控机制进行了详细的综述,指出HSP将对阐明动物应激机理有重要的意义.     

家蚕热休克蛋白70家族基因的染色体定位及表达特征

热休克蛋白70家族(Hsp70)是非常保守的蛋白家族,每个物种的Hsp70家族都有多个成员,每个成员都可能具有特殊的功能。为了能够对家蚕Hsp70家族各成员进行科学命名和了解其特有的功能,分析家蚕Hsp70家族成员的编码基因及其在染色体上的定位,并通过实时荧光定量PCR方法检测这些基因在5龄第3天幼虫中肠、脂肪体和丝腺组织中的转录表达情况。家蚕诱导型Hsp70家族成员Bmhsp70A和Bmhsp70B的编码基因集中分布在第27号染色体上,有多个拷贝;组成型Bmhsp70家族成员的编码基因则分布在不同的染色体上,一般仅有1个拷贝。家蚕Hsp70家族基因中有10个能转录并翻译蛋白质产物的成员,还有1个能正常转录但不能正确翻译的假基因。实时荧光定量PCR结果表明:在常温(25℃)条件下,组成型Bmhsp70家族基因Bmhsc70-4和Bmhsc70-3的表达水平较高,而其它基因成员的表达水平则相对较低,诱导型Bmhsp70家族基因成员在常温下也有一定程度的基础表达;40℃热激2 h后,Bmhsp70家族所有基因的表达水平都有所升高,其中诱导型Bmhsp70家族基因Bmhsp70B和Bmhsp68的转录表达上升水平远高于组成型Bmhsp70家族基因Bmhsc70-3和Bmhsc70-4。不同表达类型的家蚕Hsp70家族基因成员在5龄幼虫中肠、丝腺和脂肪体中的表达情况不同,热激2 h后的表达变化规律也不完全相同,提示家蚕Hsp70家族成员具有各自特殊的功能。     

种子热激蛋白研究进展

植物种子在成熟、贮藏与萌发中会合成大量蛋白质,其中包括具有重要作用的热激蛋白。研究种子热激蛋白的结构与功能,能够揭示热激蛋白与种子正常发育、抵抗高温等逆境胁迫的相关性,阐释热激蛋白在种子中的作用机理。通过培育具有抵抗高温逆境的种子可以提高植物种子活力、保护种质资源,实现种子生产的高产与稳产以达到推动农业经济发展的目的。本文从热激蛋白的合成、分类、特点与功能等方面进行了概述,并详细分析了热激蛋白在植物种子成熟、贮藏和萌发中的作用,并对热激蛋白在蛋白质组学上的研究进行了总结。提出利用蛋白质组学分析牧草种子劣变过程中热激蛋白合成类型与数量的应用前景。     

热激蛋白及其分子伴侣功能

热激效应,热激蛋白及其分子伴侣功能是当前生物学的研究热点之一。广东蚕业科学一些传统的命题有了新的发展。如家蚕卵热激治疗微粒子病。柞蚕蛹热激处理后抑制微粒子原虫感染蚕卵。家蚕某些品种32℃,湿度60—65％催青能控制雌蚕孵化,预期潜在对热敏感的基因组。滞育卵用高温38—40℃处理并结合适当浸酸可达到随时孵化等。这些现象与热激效应有密切关系,期望通过热激的基础研究得到启迪,阐明其生理生化机制。本文试从热激蛋白及其分子伴侣功能方面作初步的评介。     

柞蚕核糖体蛋白基因S3a的克隆及表达分析

核糖体蛋白在蛋白质的生物合成、细胞的代谢与凋亡、机体免疫、信号转导等方面有重要作用。采用RT-PCR方法克隆了柞蚕(Antheraea pernyi)核糖体蛋白基因S3a的开放阅读框(ORF),ORF序列长795bp,编码264个氨基酸。序列比对表明,柞蚕S3a蛋白与其它10个物种S3a蛋白的相似性介于72%～99%之间,其中与柳蚕(Actias selene)S3a蛋白的相似性最高。用RT-PCR方法分析该基因在柞蚕幼虫组织中的表达情况,结果显示柞蚕S3a基因在柞蚕幼虫的血液、中肠、丝腺和脂肪体组织中均有表达,且转录水平无显著差异。SDS-PAGE和Westernblotting检测显示柞蚕S3a基因在大肠杆菌中获得了正确表达。     

琥珀蚕热激蛋白基因Hsp90的克隆和高低温胁迫下的表达分析

热激蛋白(heat shock protein,HSP)是生物体应对不良环境胁迫的关键蛋白,HSP90是热激蛋白家族中的重要成员。琥珀蚕(Antheraea assamensis)是一种半驯养的经济昆虫,在生长过程中常受到高低温等不利环境条件的冲击。从琥珀蚕中克隆得到AaHsp90基因的全长cDNA序列(GenBank登录号:MK1656641),该序列长2 482 bp,包括126 bp的5′非编码区(5′UTR)和202 bp的3′非编码区(3′UTR),开放阅读框为2 154 bp,编码717个氨基酸,预测蛋白质分子质量为824 kD,等电点为500。AaHSP90氨基酸序列含有HSP90家族的5个特征序列及C末端的胞质保守基序MEEVD,氨基酸序列同源比对结果表明其与天蚕和柞蚕的同源序列相似度分别达到981%和990%。实时荧光定量PCR结果表明,该基因mRNA在琥珀蚕卵、幼虫期各龄及5龄第4天不同组织中均有表达;相对于对照组,在高温胁迫条件下其表达量显著上调,低温刺激条件下其表达则受到抑制。研究表明AaHsp90基因在琥珀蚕对环境温度适应中起重要作用。     

非生物胁迫下植物衰老和热激蛋白响应

非生物胁迫下植物细胞会提前启动衰老(senescence)程序以逃避胁迫,表现为叶绿素加速降解、光合作用减缓、蛋白质降解和活性氧增多等,进而导致植物早熟减产、品质下降。本文回顾了非生物胁迫下植物衰老过程中生理生化变化及热激蛋白(heat shock proteins, HSPs)响应,指出衰老表现为生理和分子方面的典型应激反应,同时受到激素及衰老响应基因的调节。HSPs作为分子伴侣协助蛋白质正确的折叠或组装,防止蛋白质不可逆聚集,参与蛋白跨膜运输及靶蛋白降解等多种生物功能,以维持细胞在不良发育条件下的稳态。本文为进一步研究植物非生物胁迫耐受性提供重要参考。     

热激蛋白研究进展

热激蛋白是在高温诱导下迅速产生的一种蛋白质,在生物体细胞内含量特别丰富。近年来越来越多的人对其结构、性质、功能等方面作了大量的研究,发现其在生物体内发挥了巨大的生物学功能。热激蛋白的主要作用有：(1)提高生物体的耐寒、耐热性；(2)对生物体的一些疾病(如微粒子病、肿瘤等)有很好的治疗作用；(3)在生物体内充当分子伴侣的角色,帮助肽链的折叠；(4)由于其基因序列的高度保守性为生物分子进化研究提供了依据。因此引起了人们的高度重视,本文对热激蛋白目前的研究成果作了一个简单的综述。     

低分子量热激蛋白的进化研究

不同物种的低分子量热激蛋白 (sHSP)具有高度保守性 ,sHSP基因的保守性可以为生物进化提供一定的科学依据。对 6 2个低分子量热激蛋白基因 (shsps)与α晶体蛋白进行系统进化分析 ,在系统演化上形成两大分支 ,表明存在共同祖先。而α 晶体蛋白分支又由α 晶体蛋白A与α 晶体蛋白B两个分支构成 ,它们的演化顺序分别为鱼类 (AmalphaA ,OlalphaA) ,两栖类 (XlatphaA ,RcalphaA) ,然后是哺乳类动物与鸟类并行演化 ,与经典的形态系统分类基本一致。但进化树显示两栖类的hsp30 ,血吸虫的卵抗原smp4 0 ,人类hshsp2 5与Bmhsp2 1 4在演化地位中具有独特的作用 ,推测它们在人类与家蚕等物种的演化分析中具有重要地位。同时进化的多样性表明昆虫、鱼、鸟及哺乳动物的shsps以直源进化关系为主。     

柞蚕凝集素ApIML基因的克隆与表达

在昆虫的免疫防御系统中,凝集素介导的免疫反应起着重要作用。本文克隆了柞蚕凝集素蛋白基因ApIML,序列分析表明：ApIML含有927bp的开放阅读框,编码309个氨基酸。柞蚕凝集素属于分泌型蛋白质,N端有21个氨基酸组成的信号肽,含有2个糖识别结构域。系统进化分析显示ApIML与二化螟Cs-1属于同一个分支,序列相似度为70.16%。构建了ET28a-ApIML原核表达载体,经SDS-PAGE检测发现蛋白在BL21(DE3)中成功表达,并且在Ca²⁺存在时对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌有凝集作用。     

热应激蛋白(HSPs)的表达

热应激蛋白 (HSPs)是存在于正常和非正常细胞中的一组结构高度保守的蛋白质。它不仅参与细胞的发育、生长和分化 ,而且在增强细胞对有害刺激的抵抗力、加速细胞自身修复等方面起关键作用。文章综述了各类不同HSPs在不同细胞、组织以及肿瘤中表达的研究进展 ,同时也论述了HSPs的分类和HSPs表达的作用和意义     

家蚕热激差异蛋白Hsc 70-4的鉴定和生物信息学分析

采用双向电泳和质谱技术对热激条件下家蚕血液蛋白表达差异进行了研究,发现其中一个差异蛋白点为热激关联蛋白（Hsc 70-4）。采用生物信息学方法对该蛋白的结构和功能相关信息进行分析,发现Hsc70-4蛋白在热激处理10min后显著上调,分析认为该蛋白的主要作用为胁迫应答,在进化关系上与家蚕和茎夜蛾具有极高的同源性。     

家蚕热激蛋白HSP90的鉴定、进化与表达模式

热激蛋白90是一类广泛分布与各类生物体中、高度保守的分子伴侣。HSP90s具有帮助受损蛋白的转运、折叠,防止聚集并恢复其正常构象等功能。昆虫HSP90s与生长发育、滞育和杀虫剂抗性等均相关。本研究在全基因组水平对家蚕HSP90s进行了鉴定,共分析获得3个基因(BGIBMGA004612、BGIBMGA012753和BGIBMGA001241)。根据系统发生分析,对家蚕HSP90s分别命名为Bm HSP90A1、Bm HSP90B1和Bm Trap1,它们分属于3个亚家族。家蚕与黑腹果蝇HSP90s直系同源基因的蛋白序列一致性均在60%以上。与其他物种HSP90s一样,家蚕HSP90s含有N-端ATPase结构域,4个特征性序列。基于组织和发育时期芯片及表达序列标签,发现家蚕HSP90s基因均有表达。基于芯片数据,Bm HSP90A1在雌雄间具有非常相似的表达模式,而Bm Trap1在5龄幼虫精巢中的信号值高达16 082.5,暗示着该基因可能与精巢发育相关。HSP90s作为一类功能广泛的分子伴侣,本研究将为其功能研究奠定基础。     

家蚕热激蛋白HSP90的鉴定、进化与表达模式

热激蛋白90是一类广泛分布与各类生物体中、高度保守的分子伴侣。HSP90s具有帮助受损蛋白的转运、折叠,防止聚集并恢复其正常构象等功能。昆虫HSP90s与生长发育、滞育和杀虫剂抗性等均相关。本研究在全基因组水平对家蚕HSP90s进行了鉴定,共分析获得3个基因(BGIBMGA004612、BGIBMGA012753和BGIBMGA001241)。根据系统发生分析,对家蚕HSP90s分别命名为Bm HSP90A1、Bm HSP90B1和Bm Trap1,它们分属于3个亚家族。家蚕与黑腹果蝇HSP90s直系同源基因的蛋白序列一致性均在60%以上。与其他物种HSP90s一样,家蚕HSP90s含有N-端ATPase结构域,4个特征性序列。基于组织和发育时期芯片及表达序列标签,发现家蚕HSP90s基因均有表达。基于芯片数据,Bm HSP90A1在雌雄间具有非常相似的表达模式,而Bm Trap1在5龄幼虫精巢中的信号值高达16 082.5,暗示着该基因可能与精巢发育相关。HSP90s作为一类功能广泛的分子伴侣,本研究将为其功能研究奠定基础。     

柞蚕抗菌肽D基因在酵母中表达的研究

柞蚕抗菌肽具有广谱杀菌功能，人工合成抗菌肽Ｄ基因（１２２ｂｐ）与含α－因子及前导肽序列的穿梭质粒ｐＣＬＷＡ２重组，克隆于酵母ＡＢ１０３。在缺亮氨酸的ＹＥ培养基中筛选Ｌｅｕ＋阳性的转化子。转化子菌株培养扩增后提取重组质粒与抗菌肽基因片段探针作点杂交为阳性，电泳后插入含抗菌肽Ｄ基因１２８ｂｐ的区带。在转基因酵母的发酵液中分离上清液，浓缩，对抗菌肽敏感的指示菌Ｅ．ｃｏｌｉＫ１２Ｄ３１有明显抑菌效应。证实人工合成柞蚕抗菌肽Ｄ基因在酵母中表达。     

急性热应激对山羊血液生化指标及血淋巴细胞热休克蛋白70家族基因表达的影响

旨在研究急性热应激对山羊抗氧化能力、免疫功能和血淋巴细胞热休克蛋白70(HSP70)家族基因表达的影响。本试验选取5只健康、体况接近的(12±0.5)月龄波尔山羊×关中奶山羊杂交F1母羊,饲养于环控舱内(温度维持20℃,相对湿度60%),适应5d。第6天利用环控舱对5只试验羊进行38℃急性热应激处理12h,采集热应激前(0h,20℃)和热应激后2、4、8和12h试验羊血样。分别利用比色法测定血清抗氧化指标(总抗氧化能力、超氧化物歧化酶、谷胱甘肽过氧化物酶活性和丙二醛含量),ELISA法测定血清免疫指标(免疫球蛋白和细胞因子含量),实时荧光定量PCR法测定血淋巴细胞HSP70家族基因(HSPA1A、HSPA6和HSPA8)mRNA的表达量。结果显示:1)热应激时间对血清抗氧化指标有显著影响。与热应激前0h相比,血清T-AOC(P<0.05)、SOD(P<0.05)和GSH-Px(P<0.01)活性均在热应激8h后显著下降,MDA含量在热应激4h后显著增加(P<0.05)。2)热应激时间对血清免疫指标有显著影响。与热应激前0h相比,血清TNF-α、IL-1β、IFN-γ和IL-2含量分别在热应激4、8、8和4h后显著增加(P<0.05);IL-4(P<0.01)、IgG(P<0.01)、IgM(P<0.01)和IgA(P<0.05)含量分别在热应激12、4、4和4h后显著下降。3)热应激时间显著提高血淋巴细胞中HSP70家族基因(HSPA1A、HSPA6和HSPA8)的表达量。HSPA1AmRNA表达量呈先升高后下降的趋势,在热应激4h时达到峰值,各检测时间点均显著高于应激前水平(P<0.01);HSPA6mRNA表达量在热应激2h时显著升高(P<0.01),4h后恢复到应激前水平(P>0.05);HSPA8mRNA表达量在热应激4(P<0.05)、8(P<0.01)、12h(P<0.01)时显著高于应激前水平。在本试验条件下,38℃急性热应激能够抑制山羊的免疫和抗氧化功能;提高血淋巴细胞HSPA1A、HSPA6和HSPA8基因的表达量,其中HSPA1A对热应激温度和时间更敏感,可作为山羊热应激早期的分子标志物。