家蚕精巢特异性蛋白激酶基因Bm-TSSK的克隆及序列与表达分析

睾丸特异性丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶(testis-specific serine/threonine kinase,TSSK)首先在哺乳动物中被发现,是一类在精子发生过程起重要作用的蛋白激酶。通过EST同源筛选方法,用人(Homo sapiens)的TSSK2、TSSK4、TSSK6基因cDNA和小鼠(Mus musculus)的TSSK1、TSSK3、TSSK5基因cDNA为探针在GenBank家蚕EST数据库中搜索同源基因,通过在家蚕基因组数据库的同源性检索以及电子克隆,获得一条家蚕精巢特异性蛋白激酶基因的序列,命名为Bm-TSSK(GenBank登录号:JN159476)。据此预测序列设计引物,成功地在家蚕精巢组织中克隆了Bm-TSSK基因完整的开放阅读框(ORF),序列分析及同源性比对表明:Bm-TSSK序列长1 402 bp,ORF为1 041 bp,没有内含子,推测编码346个氨基酸残基,在编码氨基酸序列20～284区域有丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶的结构域;该基因推导的氨基酸序列在进化上与赤拟谷盗(Tribolium castaneum)、熊蜂(Bombus terrestris)、顶切叶蚁(Acromyrmex echinatior)的亲缘关系较近,相似度分别为81%、86%和85%。基于定量PCR和基因芯片的数据分析显示Bm-TSSK在家蚕5龄第3天幼虫的精巢特异性高表达,推测Bm-TSSK参与了家蚕精子的形成。     

家蚕膜蛋白基因(BmTmC27)的序列分析及组织特异性和原核表达

从家蚕蛹cDNA文库中筛选获得一条家蚕膜蛋白基因序列,通过编码氨基酸序列的同源性比对表明其可能是家蚕的未知功能序列,命名为BmTmC27(GenBank登录号:DY231073.1)。生物信息学分析结果表明该基因全长833 bp,由558 bp的开放阅读框、102 bp的5'端非翻译区和173 bp的3'端非翻译区组成,编码蛋白由185个氨基酸组成且含有4个跨膜区,预测蛋白分子质量为20.94 kD,等电点为7.38。将该基因片段与BmNPV的polh基因连接后克隆到原核表达载体pGEX-4T-1中,构建原核融合表达载体pGEX-4T-1-polh-BmTmC27,经IPTG诱导、SDS-PAGE分析表明目的蛋白以包涵体形式在E.coli BL21(DE3)中表达。利用多角体蛋白可溶于碱性环境的性质,采用调节pH值的方法纯化融合表达的重组蛋白GST-Polh-BmT-mC27,然后经TEV酶消化获得BmTmC27蛋白。荧光定量PCR分析BmTmC27在家蚕5龄幼虫不同组织中的表达存在明显差异,其中在脂肪体、中肠和气管中的转录水平较高。利用GST沉降技术研究了BmTmC27的互作蛋白,与对照组相比,发现了4条特异性互作蛋白条带。研究结果有助于进一步探究BmTmC27的生物学功能,也为膜蛋白的表达和纯化提供了一种新方法。     

家蚕淀粉酶基因(Bmamy2)的分子克隆及表达特征和序列分析

淀粉酶在生物体内的碳水化合物代谢中起重要作用。根据预测的基因序列设计引物,克隆了一个家蚕淀粉酶基因(Bmamy2),获得完整的编码区序列(全长1 752 bp,编码583个aa)。用推导的氨基酸序列与其它物种的淀粉酶基因作相似性比较和系统发育分析,发现所克隆的Bmamy2基因是一个起源很早的拷贝,在细菌、果蝇、非洲蟾蜍、人和鸡等多种生物中存在与之同源的基因。该基因编码蛋白的功能结构域预测有2个起催化作用的关键氨基酸发生突变,推测该基因可能失去了催化水解碳水化合物的功能。RT-PCR和基因芯片检测结果表明,该基因在家蚕5龄第3天幼虫的中肠和脂肪体中表达,且在中肠中的表达丰度较高。     

家蚕糖转运蛋白基因BmST3的克隆及序列分析与表达研究

糖转运蛋白在家蚕体内糖类化合物的转运与代谢过程中发挥重要作用。在电子克隆的基础上,通过RT-PCR方法克隆了家蚕糖转运蛋白基因BmST3(GenBank登录号:GQ871756)。生物信息学分析结果显示,该基因位于家蚕27号染色体,开放阅读框(ORF)长1434bp,编码477个氨基酸,预测蛋白有典型的Sugar_tr结构域和12个疏水的跨膜结构域,与埃及伊蚊、致倦库蚊、冈比亚按蚊、赤拟谷盗登录号分别为EAT47626、EDS35465、EAA11457、EFA05337的同源蛋白相似性均在60%以上。RT-PCR检测和基因芯片信号值分析结果显示,BmST3基因的表达具有组织特异性,在家蚕5龄第3天幼虫的9种组织中,主要在马氏管中大量表达,推测其可能在马氏管细胞膜内外物质的跨膜转运中发挥作用。     

家蚕多梳蛋白家族基因BmPsc的全长序列克隆及表达分析

多梳蛋白(polycomb group,PcG)基因Bmi-1(B cell-specific MLV integration site-1)与人类造血干细胞以及多种肿瘤干细胞的维护相关,Bmi-1蛋白具有典型的N端Ring结构,通过结合核小体并抑制其重塑以实现抑制关键基因转录,具有沉默目的基因的功能。Bmi-1在昆虫中的同源基因为Psc(posterior sex combs)。采用RACE技术获得家蚕Psc基因(BmPsc)全长4 084 bp的序列。该基因位于家蚕第4号染色体上,是一个单外显子基因,ORF为3 291 bp,编码1 096个氨基酸,蛋白质分子质量121 kD,等电点(pI)为9.83;同源序列比对发现BmPsc与赤拟谷盗(Tribolium castaneum)的Psc基因序列有58%的相似度,与果蝇(Drosophila melanogaster)的Psc基因序列仅有34%的相似度;氨基酸序列分析显示BmPsc具有保守的N端Ring结构。利用qRT-PCR检测家蚕5龄第3天幼虫各组织以及5龄各时期幼虫血液中BmPsc基因的表达水平,发现BmPsc在各组织均有表达,在精巢以及卵巢中的表达明显较高,其次是翅原基(含造血器官),在循环血液中也有较高表达;在5龄各时期幼虫血液中的表达呈一定规律性,于蜕皮后的5龄第2天以及进入变态前的5龄第6天出现表达峰值,而在5龄中期(第4～5天)为表达低谷。研究结果为进一步阐释该基因在细胞水平以及个体水平对干细胞分化的抑制作用奠定了基础。     

家蚕Bmtdh基因的克隆与序列分析

克隆了家蚕苏氨酸脱氢酶基因(Bmtdh),其cDNA长1 310 bp(No.ABA43639.1),包括227 bp 5′-UTR和1 026 bp的完整开放读码框(ORF)。Bmtdh在家蚕基因组上以单拷贝形式存在,编码342个氨基酸,其Ile29-Val322区域是一个完整的表面异构酶功能域。表达谱分析与EST数据的分析表明,Bmtdh在丝腺和卵巢中的转录水平高于其它组织,并且Bmtdh在家蚕4龄眠期、5龄早期的转录水平也很高,而在卵期(G2胚胎)和1龄早期没有检测到其转录表达,表明Bmtdh基因可能参与了蚕丝蛋白的合成过程。     

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Ssu72蛋白基因的克隆及序列与表达分析

Ssu72(suppressor of sua7-1 clone 2)蛋白的命名源于对酵母sua7-1基因突变的抑制作用,推测其在真核生物RNA聚合酶Ⅱ作用的转录过程中有重要功能。从家蚕蛹cDNA文库中筛选到家蚕Ssu72蛋白基因(BmSsu72)的cDNA序列,利用生物信息学方法分析该基因ORF为579 bp,编码蛋白质含有192个氨基酸残基,具有完整的Ssu72保守结构域,三级结构包含9个α螺旋和4个β折叠,推测α螺旋和β折叠之间可能形成锌指结构。以家蚕蛹cDNA为模板PCR克隆到BmSsu72基因的完整ORF序列,通过构建载体pET-28a(+)-BmSsu72在大肠杆菌中表达并纯化了重组BmSsu72蛋白,进而利用纯化蛋白免疫新西兰大白兔获得多克隆抗体。采用荧光定量PCR检测到BmSsu72基因随着家蚕的生长发育转录水平呈逐渐下降趋势,在卵期的转录水平最高,在蛾期的转录水平最低;该基因在5龄幼虫各组织中的转录水平以马氏管最高,卵巢和丝腺次之。Western blotting检测BmSsu72在家蚕5龄幼虫各个组织中均有表达,其中在丝腺中的表达水平最高。推测BmSsu72可能与家蚕丝腺的分泌相关。     

家蚕HSP70基因的电子克隆与序列分析

热休克蛋白70(HSP70)广泛分布于生物体中,在蛋白转运、耐热性、细胞保护等方面起着重要作用.本研究以黑腹果蝇的一个HSP70氨基酸序列与家蚕基因组预测的基因库进行tBlastn检索,共获得了多个可能的家蚕HSP70基因,我们对编号为BGIBMGA002381进行了电子克隆.BGIBMGA002381基因的编码区序列...     

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。     

家蚕蛋白激酶C受体基因( Bmrack )的克隆及序列分析

蛋白激酶C受体蛋白(RACK)除作为细胞内蛋白激酶C的受体之外,还作为细胞内重要的支架蛋白调节细胞功能。应用生物信息学方法对家蚕RACK蛋白的编码基因Bmrack进行电子克隆,获得了1224 bp的重组序列,基因编码区长960 bp,编码319个氨基酸,蛋白分子质量为36.04 kD,等电点为8.07。从家蚕幼虫脂肪体基因组DNA中PCR克隆了Bmrack基因,序列总长为2 122 bp,含有4个内含子和5个外显子,通过家蚕WGS比对,结果与其中5条序列的一致性为99%,且修复了其中8个缺口。聚类分析表明RACK蛋白的氨基酸序列在鳞翅目昆虫中非常保守。     

牛ATGL基因的cDNA克隆、序列分析及组织表达研究

为了进一步研究牛ATGL基因的结构与功能,揭示该基因的组织特异性表达规律。本研究以秦川牛的脂肪组织为材料,运用同源序列克隆技术结合RT-PCR,对牛的脂肪甘油三酯脂肪酶(ATGL)基因的cDNA进行克隆,并对其进行了生物信息学分析及组织表达研究。结果表明:牛ATGL基因编码区全长为1 461 bp,共编码486个氨基酸;牛ATGL基因与猪同源性最高(87.5%),其次是人(87.3%)、狗(86.8%)、小鼠(84.7%)和大鼠(82.4%);ATGL蛋白含有1个Patatin结构域;牛ATGL基因在脂肪和瘤胃中高丰度表达,在睾丸中没有检测到。ATGL基因在动物进化中比较保守,具有相似的生物学功能,该基因的表达具有组织特异性。     

家蚕表皮基因BmGCP2的克隆及表达谱分析

从家蚕(Bombyxmori)表皮中克隆了一个高丰度表达的基因,根据其编码的氨基酸序列特征,发现是一个富含甘氨酸的表皮蛋白,将该基因命名为BmGCP2(GenBank登录号:EU980611)。进一步对BmGCP2基因进行了组织表达谱和发育时期表达谱分析,发现该基因在家蚕表皮中特异高表达,并且这种高表达一直从家蚕的胚胎发育后期持续到蛾期,表明BmGCP2基因编码的表皮蛋白是家蚕外骨骼的重要组成成分之一。     

家蚕同源异型结构域蛋白基因Bmvis的克隆及组织表达和亚细胞定位

同源异型结构域蛋白(homeobox,HOX)基因是对生物体的生长发育从时间和空间上进行调控的一类基因。Vis(vismay)属于同源异型结构域蛋白转化生长影响因子(transforming growth interacting factor,TGIF)家族成员,在脊椎动物的研究中表明TGIF是转化生长因子-β(transforming growth factor β,TGF-β)信号转导途径中的转录抑制子,但在果蝇(Drosophilamelanogaster)的研究中发现其是一种转录激活子。基于为探究家蚕(Bombyx mori)中vis基因的功能提供基础信息的目的,在电子克隆的基础上通过RT-PCR从家蚕5龄幼虫精巢cDNA中克隆了长度为847 bp的vis基因(Bmvis)片段(GenBank登录号:JF412700)。蛋白结构分析表明Bmvis在HOX结构域的螺旋区和TALE区段内高度保守,同时在HOX结构域外的C末端大约20个氨基酸也是高度保守的。进化分析显示昆虫的Vis与Achi(achintya)聚为一类,但Vis与Achi根据物种分类关系聚在一起。对Bmvis在家蚕5龄第3天幼虫组织中表达的RT-PCR检测显示其仅在精巢中表达。将Bmvis进行原核表达后获得抗Bmvis多克隆抗体,亚细胞定位显示Bmvis在细胞核和细胞质中均有表达,但主要分布在细胞核中。     

家蚕葡萄糖-甲醇-胆碱氧化还原酶家族基因BmGMCβ2的克隆及序列与表达分析

葡萄糖-甲醇-胆碱氧化还原酶(glucose-methanol-choline oxidoreductases,GMC)家族是昆虫体内一大类以黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD)为辅酶的氧化还原酶类,家蚕基因组中含有43个GMC家族基因。以家蚕5龄幼虫cDNA为模板克隆到一个家蚕GMC家族基因,命名为BmGMCβ2(GenBank登录号:JQ965926)。该基因cDNA全长1 875 bp,编码624个氨基酸,预测蛋白质分子质量为69.3 kD,pI为6.21,定位于家蚕16号染色体的nscaf3058上,编码蛋白质含GMC家族共有的ADP-bindingβ-α-β折叠结构域。系统发育分析表明该基因是家蚕GMC家族β亚家族基因成员。RT-PCR检测家蚕不同发育时期和5龄第3天幼虫不同组织中BmGMCβ2基因mRNA转录水平,以5龄盛食期最高,并且主要在表皮、脂肪体和气管中转录表达;Westernblotting分析BmGMCβ2蛋白主要在5龄第3天幼虫的脂肪体中表达。将BmGMCβ2克隆到原核表达载体pET-28a(+)中,转化E.coli BL21表达菌株,IPTG诱导表达BmGMCβ2融合蛋白,通过His-亲和层析得到纯化的融合蛋白并制备多克隆抗体,为后续研究该蛋白在家蚕生长发育过程中的功能奠定了基础。     

家蚕Ras3基因全长cDNA克隆及在感染BmNPV家蚕组织中的表达谱分析

Ras(rat sarcoma viral oncogene homolog)蛋白是GTPase超家族成员之一,该蛋白质可以将细胞外信号传导到不同的细胞,从而调控细胞的吞噬作用、凋亡、抗微生物侵染的酶防御系统等生理过程。运用RACE技术,从家蚕中肠中克隆出一个新的BmRas3基因,该基因cDNA全长987 bp,包含5′UTR(153 bp)、3′UTR(279 bp)和一个编码184个氨基酸残基的ORF(555 bp)。BmRas3具有小G蛋白的典型特征,其氨基酸序列中含有3个GTP/GDP结合结构域,1个效应子结合结构域以及1个烯丙基化的CAAX基序。多重比对发现BmRas3与海波斯莫科马属蛾(Hyposmocoma kahamanoa)Rap1、斜纹夜蛾(Spodoptera litura)Rap-1b、烟草天蛾(Manduca sexta)Rap1的序列相似性较高,系统进化分析也显示BmRas3与这些蛋白质的亲缘关系最近。BmRas3在食桑期的表达量高于眠期;在感染BmNPV的家蚕中肠和脂肪体中,BmRas3的表达量有不同程度提高,且与正常对照相比差异显著,暗示BmRas3可能...     

家蚕G蛋白α亚基基因BmGα12的克隆及序列分析与融合表达

异三聚体G蛋白是真核细胞感知外界信号后将信号传递到细胞内的重要分子,参与生物体内广泛的信号转导途径。采用生物信息学方法和RT-PCR、RACE技术克隆了家蚕G蛋白α亚基基因BmGα12的全长cDNA序列,该序列全长1374 bp,开放阅读框(ORF)1 128 bp,编码375个氨基酸。将构建的表达载体pET-41b(+)-Gα12转化E.coli BL21宿主菌进行诱导表达,经SDS-PAGE和Western blot检测显示,BmGα12可在E.coli BL21中高效表达,GST-BmGα12融合蛋白主要以包涵体形式存在,其分子质量约71 kD。系统进化分析显示BmGα12与大鼠和人Gα12/Gα13的亲缘关系较近,初步推测BmGα12介导的信号传导同样在细胞生长、胚胎发育中起重要作用。     

猪ApoA5基因cDNA的克隆、序列分析及组织表达研究

旨在克隆猪ApoA5基因cDNA全序列,并对其进行序列分析,研究该基因的组织表达规律.试验以山西马身猪肝脏组织为材料,采用RT-PCR与RACE技术,对猪ApoA5基因的cDNA进行克隆,并对其进行了生物信息学分析.采用荧光定量PCR检测并分析了ApoA5 mRNA在2个猪种(马身猪和大白猪)中多个组织的表达规律.结果表明:猪ApoA5基因cDNA全长1 917 bp,包括1 092 bp的开放阅读框(ORF),24 bp的3'-UTR和801 bp的5'-UTR;编码区(CDS)共编码364个氨基酸,与牛、马、人、犬、猴、兔、褐鼠和小鼠氨基酸序列的同源性分别为81.7％、80.0％、78.3％、77.5％、76.5％、73.6％、67.1％和66.7％;ApoA5 mRNA除了在肺脏和脾脏中未检测到外,在其他8种组织中均有表达,其中在肝脏组织中高丰度表达,在皮下脂肪与背最长肌中中等表达,低量表达于小肠、肾脏、心脏、胰脏和胃,并且在皮下脂肪与背最长肌中ApoA5 mRNA的表达量存在显著的品种差异.猪ApoA5基因在动物进化中比较保守,ApoA5 mRNA的表达量受到组织和品种影响,推测ApoA5基因对脂肪沉积性状有一定的影响.     

家蚕翅原基表皮蛋白基因BmWCPs的生物信息学分析与激素诱导表达特征

翅原基表皮蛋白(WCPs)在昆虫翅的发育中起着非常重要的作用。为了研究家蚕翅原基表皮蛋白基因BmW CPs的表达是否与蜕皮激素(20E)的调节有关,用生物信息学方法分析BmW CPs基因的序列结构与系统进化特点,并通过半定量RT-PCR检测蜕皮激素对部分BmW CPs基因表达的诱导作用。11个BmW CPs基因成簇分布在家蚕基因组中,除BmW CP6和BmW CP10分别分布在第7号、第21号染色体外,其余的BmW CPs均分布在第22号染色体上;11个BmW CPs的核苷酸序列长度为588~2 670 bp,编码115~312个氨基酸,蛋白质分子质量12~35 kD,等电点4.30~7.45;11个BmW CPs基因的ORF内均有内含子插入,81.82%的基因含有2~3个内含子,内含子长度50~5 958 bp,在50~300 bp之间分布频率最高,占46%。将解剖获取的上蔟1 d蚕体的翅原基进行体外培养,并用浓度为2μmol/L的20E直接处理12 h后再常规培养18 h,提取翅原基总RNA并反转录合成cD NA,经半定量RT-PCR检测样品中BmW CPs的表达水平显著上调。依据上述研究结果初步认为,用蜕皮激素直接处理12 h后再常规培养18 h的脉冲作用,可诱导基因组中成簇分布的BmW CPs在翅原基组织中大量表达,以利于家蚕完成翅原基的变态发育。     

家蚕细胞色素P450基因Bmcyp6A8的克隆及序列与表达分析

昆虫细胞色素P450第6亚家族(CYP6)氧化酶在对异源有毒物质的代谢中具有重要作用。采用生物信息学方法获得与果蝇CYP6亚家族基因cyp6A8同源的家蚕cyp6A8基因序列,预测该基因的开放阅读框(ORF)为1572bp,编码523个氨基酸,推定的蛋白分子质量为61.52kD,等电点为8.17。以家蚕5龄第3天幼虫头部cDNA为模板,用设计的特异引物PCR扩增出一条约1500bp的条带,大小与家蚕cyp6A8基因的ORF预测值接近,命名为Bmcyp6A8基因(GenBank登录号:GQ241737)。同源性分析结果:Bmcyp6A8基因与野桑蚕cyp6AE8基因的相似性为93%;与棉铃虫cyp6AE12基因的相似性为57%;与人cyp3A43基因的相似性为48%。芯片数据分析显示Bmcyp6A8基因在家蚕5龄第3天幼虫的头部、表皮与中部丝腺前部高量表达,与家蚕CYP6亚家族的其它横向同源基因不同的是,只有该基因在中部丝腺前部表达,推测其具有功能特异性。