家蚕抗菌肽Cecropin D基因的原核表达、纯化及抑菌活性测定

根据在家蚕品系菁松和菁松近等基因系添食家蚕浓核病病毒（BmDNV）前后差异表达的抗菌肽Cecropin D,构建重组表达载体pET-41b-CecD,将测序正确的载体转化到E.coli BL21菌株中进行诱导表达,并对诱导条件进行优化。诱导产物用蛋白质印迹（western blot）进行验证。可溶性分析发现谷胱甘肽硫转移酶（GST）融合抗菌肽部分可溶,部分在表达过程中形成包涵体。GST亲和层析纯化后,分别检测重组抗菌肽的抗菌活性,结果表明：纯化后的重组抗菌肽可以很好地抑制并杀灭细菌,其效果与抗生素卡那霉素相似。     

家蚕和果蝇的抗菌肽cecropin B基因的原核表达及抑菌活性分析

动物抗菌肽天蚕素(cecropin)因具有抗菌谱广、活性较强、不易产生耐药性等特点而成为新型抗菌剂开发的材料。为了探讨通过原核表达的途径高效获取天然cecropin,以重叠PCR方法分别人工合成家蚕(Bombyx mori)和果蝇(Drosophilamelanogaster)的抗菌肽cecropin B基因(CecB2)并克隆至T载体,测序确认后分别克隆至pET-32a载体,转化至E.coli BL21(DE3)宿主菌进行表达。通过SDS-PAGE和Western blotting检测到2种目的蛋白均得到表达,但表达量存在差异,Bradford法测定纯化后的BmCecB2融合蛋白和DmCecB2融合蛋白的质量浓度分别为0.6、2.0 mg/mL。经Ni-NTA亲和层析纯化和透析处理后的2种产物的抗菌活性存在明显差异:DmCecB2和BmCecB2的质量浓度为10 mg/mL时,对E.coli DH5α的抑菌圈直径分别为15、8 mm左右,最小抑菌浓度分别为0.05、0.10 mg/mL。以上结果说明DmCecbB2的原核表达效率及表达产物的抑菌活性均明显高于BmCecB2。用生物信息学方法分析家蚕和果蝇的CecB2蛋白在结构上存在差异,这可能是导致2种产物活性不同的主要原因。     

家蚕抗菌肽moricin在大肠杆菌中的融合表达及抗菌活性测定

Moricin是家蚕中发现的一种抗菌肽,对革兰氏阴性和阳性菌都有较强的抗菌活性,具有良好的开发应用前景。为了建立一种大量表达和快速分离moricin的方法,采用PCR拼接法获得moricin基因后重组到表达载体pET-32M上,并在大肠杆菌(E.coli)中融合表达。表达产物存在于上清中为可溶状态,经Ni-NTA柱纯化获得融合蛋白,再经凝血酶(thrombin)酶切后过2次Ni-NTA柱获得纯度为90%以上的moricin,液相测定法表明纯化获得的moricin对大肠杆菌具有抗菌活性。     

家蚕丝氨酸蛋白酶抑制剂Bmserpin 6的原核表达及对酚氧化酶原活性和抗菌肽表达的调控作用

丝氨酸蛋白酶抑制剂(serpin)对昆虫的免疫反应起重要调节作用。根据家蚕基因组数据库序列设计引物,从家蚕幼虫血细胞中克隆了Bmserpin6的编码基因,并构建重组表达载体,在大肠杆菌中成功表达了重组Bmserpin6蛋白。将纯化的重组Bmserpin6注射家蚕5龄幼虫后6 h提取家蚕血液制备血清,检测血清样品中的酚氧化酶原活性显著下降(P0.05)。体腔注射重组Bmserpin6后的家蚕5龄幼虫再通过微球菌诱导蚕体内抗菌肽gloverin2基因的表达,结果显示幼虫脂肪体和血细胞中的gloverin2基因表达显著下调(P0.05)。依据上述结果推测:体外表达的重组Bmserpin6可以调节蚕体内2个重要的免疫途径,即抑制蚕体酚氧化酶原的激活和外源细菌诱导的蚕体抗菌肽的产生。     

抗菌肽V13KL原核表达载体的构建及其表达产物的鉴定

将V13KL编码基因片段克隆到原核表达载体pET30b（＋）,并在目的蛋白N端设计肠激酶酶切位点,构建出pET30b（＋）-VK13L重组质粒,转化大肠杆菌表达菌株BL21（DE3）,优化诱导条件,使得抗菌肽得到了高效表达。经Tricine-SDS-PAGE和Westernblotting鉴定,目的蛋白的相对分子质量与预期一致。结果表明,V13KL基因成功克隆并且获得表达,在诱导体系中加入1mmol／LIPTG诱导6h便可检测到蛋白表达。     

家蚕胰凝乳蛋白酶抑制剂基因SCI-SB的原核表达、纯化及活性检测

为进一步研究家蚕胰凝乳蛋白酶抑制剂基因SCI-SB的功能和作用机理,利用RT-PCR技术,从家蚕总RNA中扩增到家蚕SCI-SB基因片段,构建了含有GST标签的融合表达质粒pGEX4T-1-SCI-SB。采用pGEX融合蛋白表达系统,在大肠杆菌BL21中得到以包涵体形式存在的重组GST融合蛋白质,表达量可占菌体蛋白的15%。将包涵体变性、复性处理以后,进一步利用GSTTrapFF亲合层析一步获得了重组蛋白。将该重组蛋白免疫新西兰纯种大白兔,获得效价高的多克隆抗体。胰凝乳蛋白酶活性抑制实验结果表明该重组蛋白具有一定的酶活抑制作用。     

白僵菌诱导家蚕抗菌肽enbocin1基因的表达特征及产物的抗真菌活性

家蚕的抗菌肽家族基因enbocin1是蚕体免疫系统相关基因。为解析家蚕对病原真菌感染免疫应答反应的分子机制,采用实时荧光定量PCR检测抗菌肽基因enbocin1在家蚕5龄幼虫感染球孢白僵菌(Beauveria bassiana)后的时空表达模式,结果显示:enbocin1主要在幼虫脂肪体中显著上调表达,而且持续至感染诱导后30 h,感染后8、30 h的表达水平分别上调了约44倍和6倍;在马氏管、体壁中该基因的诱导表达差异不显著,在血淋巴中几乎检测不到该基因的表达。进一步用原核表达系统成功表达并纯化获得了高纯度的重组家蚕抗菌肽enbocin1,体外抑菌试验表明其对白僵菌具有较强的抑菌活性,且重组enbocin1蛋白浓度与抑菌活性之间具有量效关系。用重组enbocin1蛋白制备了效价达1∶30 000的多克隆抗体,可用于进一步深入研究enbocin1的功能及其作用机制。研究结果提示抗菌肽enbocin1在家蚕抵御真菌感染的过程中可能具有重要作用。     

重组鲢鱼抗菌肽parasinⅠ原核表达、纯化与抗菌活性

本文旨在构建抗菌肽parasinⅠ大肠杆菌重组表达载体,表达人工重组parasinⅠ,并检测其抑菌活性。根据parasinⅠ的成熟肽序列和大肠杆菌密码子偏好性,人工合成1段57 bp的基因编码cDNA,通过PCR技术构建大肠杆菌重组表达质粒pET32-ParaⅠ,并在parasinⅠ基因5’-端引入Xa因子酶切位点。重组载体转化大肠杆菌Rosetta(DE3)菌株后,在不同温度(37和20℃)条件下对阳性转化子进行异丙基硫代半乳糖苷(IPTG)诱导表达。结果表明:IPTG成功诱导了1个21 ku的融合蛋白表达,重组蛋白占菌体总蛋白质的45%～50%。在低温条件下产生的融合蛋白主要以可溶性形式存在。可溶性重组蛋白经亲和层析纯化后,用Χa因子进行酶切,酶切产物经琼脂孔扩散法抑菌活性检测,结果显示其对金黄色葡萄球菌有一定抑制作用。本试验实现了parasinⅠ的重组表达,表达产物经Χa因子酶切后具抑菌活性。     

新疆家蚕抗菌肽（Cecropin-XJ）对奶牛乳房炎病原的体外抑菌效果观察

利用新疆家蚕抗菌肽对奶牛乳房炎病原菌的体外抑菌试验进行药效学观察,确定抗菌肽的抗菌谱,为今后选择新药提供资料和依据。挑选乳房炎的主要病原菌进行药敏试验。先确定抗菌肽的最小抑菌浓度。再将抗菌肽和抗生素进行比较。家蚕抗菌肽对奶牛乳房炎常见病原菌中的革兰氏阳性球菌生长有抑制作用,而对大肠杆菌没有生长抑制作用;与抗生素抑菌圈相比,家蚕抗菌肽抑菌圈较小。结果提示抗菌肽没有抗生素抑菌效果强,但抗菌肽可以减少耐药性,为今后抗菌肽与抗生素联合用药提供依据。     

蝉新型抗菌肽Cryptonin在毕赤酵母中的分泌表达及活性鉴定

根据毕赤酵母(Pichia pastoris)密码子的偏嗜性,通过SOEing法合成改造后的Cryptonin基因片段。基因克隆到pPICZα-C质粒中,获得分泌型重组酵母表达载体pPICZα-C-Cryptonin。pPICZα-C-Cryptonin通过限制性内切酶SacⅠ酶切线性化后,经电穿孔法转入毕赤酵母细胞X-33内。PCR检测Cryptonin基因与毕赤酵母染色体稳定结合,Zeocin抗性筛选,得到高拷贝转化子。在AOX(醇氧化酶)启动子调控下,Cryptonin蛋白获得分泌表达,其相对分子质量约为2700。表达产物耐热性强,在100℃条件下10min内抗菌活性不变,煮沸30min以上仍具有活性。琼脂糖孔穴扩散法检测显示表达产物对革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌都具有很好的抑菌活性。     

抗菌肽Thanatin基因与多角体蛋白Polyhedrin基因的融合表达及产物的抑菌活性分析

为利用大肠杆菌表达系统高效表达抗菌肽Thanatin并避免其抗菌活性对宿主菌的影响,将抗菌肽Thanatin基因与家蚕核型多角体病毒多角体蛋白Polyhedrin基因融合克隆到表达载体pET28a(+)中,构建重组表达质粒pET28a(+)-Thanatin-polyhedrin,转化大肠杆菌BL21(DE3)中表达。SDS-PAGE检测显示经诱导表达的菌体中有与融合蛋白理论值(35 kD)相符的目的条带。凝胶扫描分析目的融合蛋白以包涵体的形式表达,且诱导后6 h融合蛋白的表达量最大,约占菌体总蛋白量的30%。纯化融合蛋白用盐酸羟胺切割后初步纯化获得具有抗菌活性的Thanatin蛋白。研究结果表明家蚕核型多角体病毒多角体蛋白能够作为抗菌肽Thanatin融合标签介导其高水平表达,有助于利用基因工程技术大规模生产抗菌肽Thanatin。     

驯化影响下的家蚕3种抗菌肽基因的进化模式

抗菌肽作为昆虫的先天性免疫效应因子在昆虫物种进化过程中起着至关重要的作用。测定了家蚕(Bombyx mori)和野桑蚕(Bombyxmandarina)群体的3种不同类型的抗菌肽基因DefA、CecE和MorB3的序列,通过序列核苷酸多态性分析、中性检验、溯祖模拟分析和连锁不平衡分析,发现这3种抗菌肽基因呈现不同的进化模式:DefA属于驯化过程中人工选择的靶基因;CecE是经历了驯化瓶颈效应的中性基因;MorB3的进化受遗传漂变影响。尽管进化模式不同,但家蚕的3种抗菌肽基因连锁不平衡程度均高于野桑蚕,反映家蚕经历了瓶颈效应,群体数量减小导致基因重组率降低。这些结果为理解家蚕不同抗菌肽的进化和功能提供了重要信息。     

家蚕核苷二磷酸激酶基因的克隆和原核表达

核苷二磷酸激酶(NDPK)基因在进化中高度保守,却又呈现复杂多样的生物学功能。该酶除了催化腺苷三磷酸(ATP)和核苷二磷酸(NDP)之间高能磷酸基团的转移外,还具有NDP激酶活性和蛋白磷酸转移酶活性,并参与转录调控和信号转导。从家蚕蛹cDNA文库中获得家蚕核苷二磷酸激酶的cDNA序列,该cDNA序列长575bp,含465 bp的开放阅读框序列,编码154个氨基酸残基的核苷二磷酸激酶。将克隆的家蚕核苷二磷酸激酶基因插入pET-28 a构建重组质粒,转化大肠杆菌后诱导表达重组蛋白,经镍离子亲和层析柱纯化得到重组家蚕核苷二磷酸激酶。     

家蚕孵化酶样基因BmHEL的原核表达及蛋白纯化与功能鉴定

孵化酶(hatchingenzyme,HE)是后生动物卵孵化过程中起关键作用的一类蛋白酶。在已完成全长967bp的家蚕孵化酶样基因(BmHEL)克隆及其转录特性分析的基础上,研究了该基因在原核表达系统的表达、产物纯化及其对家蚕卵壳的降解功能。以全长BmHEL质粒DNA为模板,用PCR方法分别获得了该基因的开放阅读框(BmHELORF,885bp)、缺失信号肽编码区(BmHELa,834bp)和推测成熟酶功能编码区(BmHELb,624bp)的3个片段,并亚克隆入原核表达载体pET28a(+),在大肠杆菌(E.coli)BL21中进行表达。表达的3种外源蛋白均以包涵体形式存在,获得含有6×His-Tag标签的融合蛋白,其分子质量分别为33.4、31.8、24.0kD。通过Westernblot方法检测到了用Ni-NTA亲和层析柱纯化的目的蛋白。纯化复性后的3种孵化酶对家蚕卵壳底物有一定降解活性,其中BmHELORF的活性最高,BmHELb的活性最低。在pH7.1反应条件下3种酶的活性比pH9.5时高。研究结果在蛋白质水平上进一步证实家蚕孵化酶样蛋白参与了蚕卵孵化这一重要生命过程。     

家蚕抗菌肽基因Cecropin-D的克隆及其真核表达载体的构建

从家蚕中提取总RNA,采用反转录聚合酶链式反应(RT-PCR)方法,获得了家蚕Cecropin-D基因编码区的cDNA,扩增出家蚕抗茵肽Cecropin-D成熟肽基因片段,重组克隆入pMD18-Tvector载体,经DNA测序,该基因为186bp,编码62个氨基酸。用限制性内切酶切下目的基因,插入毕赤酵母表达载体pPIC9K中,构建真核表达栽体pPlC9K-CD。本实验的研究为获得超量表达的高活性表达抗菌肽Cecropin-D以及为研制具有抗菌活性的新型基因药物奠定了基础。     

家蚕尿酸氧化酶基因BmUo的克隆及其序列分析与原核表达

尿酸氧化酶(urate oxidase;EC1.7.3.3)能够降解尿酸形成尿囊素,在嘌呤代谢途径中起到至关重要的作用。用生物信息学方法在家蚕基因组数据库中进行同源性检索,获得一条可能的家蚕尿酸氧化酶序列,根据预测序列设计引物及克隆、测序验证,已成功地克隆到家蚕尿酸氧化酶基因BmUo的完整ORF。克隆的cDNA(GenBank登录号:DQ189992)全长1088bp,ORF长1014bp,编码337个氨基酸残基,预测分子质量为38.18kD,等电点为6.90。通过半定量RT-PCR检测了该基因在各组织的表达情况,发现该基因的mRNA在5龄第3天的家蚕的脂肪体和马氏管中有表达。该基因在氨基酸水平上与果蝇、按蚊尿酸氧化酶的相似性分别为45.6%和51%,在第91个氨基酸残基处具有Asn-Ser-X-Val/Ile-Val/Ile-Ala/Pro-Thr-Asp-Ser/Thr-X-Lys-Asn的高度保守序列,这一序列在真核生物和原核生物中均广泛存在,可能与尿酸氧化酶的酶活性有关。家蚕尿酸氧化酶与其他38个物种尿酸氧化酶的聚类分析发现,尿酸氧化酶基因在昆虫、真菌、双子叶植物和哺乳动物这一层面上是相对保守的。将BmUo基因片段与pET-28a连接,构建原核表达载体pET-28a/uo,重组载体转化大肠杆菌BL21后,在37℃的培养条件下可检测到与理论分子质量相符的蛋白条带。     

家蚕防御素基因的序列特征与表达模式分析及原核表达试验

家蚕防御素(defensin)是家蚕抗菌肽家族的主要成员之一,为家蚕先天性免疫的重要效应因子。采用生物信息学方法分析家蚕防御素基因BmdefA、BmdefB的序列中各有2个外显子,2个基因分别定位于家蚕第4号和第13号染色体上;等电点预测BmdefA带有负电荷,属于罕见的阴离子型抗菌肽,而BmdefB带有正电荷,属于常见的阳离子型抗菌肽;预测2个基因编码的成熟肽分子质量均在4 kD左右。用RT-PCR方法检测BmdefA在家蚕整个发育过程中有表达,且在检测的幼虫和成虫各组织中均有表达;BmdefB从幼虫5龄第3天到成虫期表达,雄性表达量高于雌性,且在5龄第3天幼虫的生殖腺、脂肪体和血细胞中高水平表达。家蚕防御素BmdefA、BmdefB具有不同的分子特性和表达特征,暗示它们在家蚕先天免疫过程中可能行使不同的功能,甚至可能具有不同的抗菌机理。构建融合GST标签的家蚕防御素基因原核表达载体,通过在大肠杆菌细胞内诱导表达,获得可溶性的目的蛋白,使用GST亲和层析柱初步纯化表达的融合蛋白并进行Western blotting鉴定,为进一步研究BmdefA、BmdefB的体外活性和抑菌机制奠定基础。     

家蚕类胰凝乳蛋白酶基因的发掘与表达特征分析

类胰凝乳蛋白酶(CTLP)是鳞翅目昆虫幼虫中肠中的主要蛋白酶。基于构建的家蚕中肠等组织差异表达基因的SSH文库,发掘和克隆了一条新的家蚕类胰凝乳蛋白酶基因Ctlp(GenBank登录号:JQ081296)。该基因定位于18号染色体nscaf2901,靠近端粒,有5个外显子和4个内含子,全长cDNA序列976 bp,ORF为840 bp,编码279个氨基酸残基,信号肽序列1～18 aa(分值0.985),1～20 aa和50～100 aa区域为2个由内到外的跨膜螺旋,推测蛋白质相对分子质量为29 780.10,pI为8.75,蛋白质功能域(保守区)和分子进化分析显示其为丝氨酸蛋白酶家族的类胰凝乳蛋白酶。家蚕Ctlp基因具有在5龄幼虫中肠特异性高表达和伴随进食量增加而上调表达的特征,同时也具有性别差异性和熟蚕期特异性上调表达的现象,暗示CTLP可能具有促进消化以外的功能。构建pET32a-ctlp重组表达载体,SDS-PAGE分析和Western blot鉴定结果显示,重组蛋白在原核表达系统中的表达量较低。     

家蚕Bmsps1基因的克隆和原核表达

从家蚕EST数据中检索到果蝇(D.melanogaster)硒磷酸合成酶基因(patuf)的氨基酸序列,用seqMAN延伸,电子克隆家蚕sps1的cds,用PCR克隆家蚕sps1基因序列.家蚕sps1基因cDNA长1817bp(登录号:ABA43639.1).利用BLASTN进行同源性分析表明与果蝇的同源性为94%,与大肠杆菌序列同源性最差为46%.Bmsps1基因在家蚕基因组中是单拷贝的,只有一个外显子.推导3'UTR序列包含AATAA终止信号和Poly(A).同时我们对Bm sps1进行了原核表达研究.