缺刻缘绿藻溶血磷脂酰乙醇胺酰基转移酶(LPEAT)的基因克隆与特征分析

缺刻缘绿藻三酰甘油(TAG)中花生四烯酸(Ar A)占其总脂肪酸含量的68.0%。为了弄清Ar A是如何被优先地用于合成TAG,鉴于Lands循环是通过改变膜脂的脂肪酸组成进而影响TAG的脂肪酸组成,本研究选择在Lands循环中起关键作用的溶血磷脂酰乙醇胺酰基转移酶(LPEAT)作为突破口。运用反转录PCR与3′-及5′-c DNA末端快速扩增技术,自缺刻缘绿藻(Myrmecia incisa Reisigl)中克隆到MiLPEAT;它的c DNA序列全长1303 bp,其中,5′-非翻译区(UTR)长129 bp,3′-UTR长193 bp,开放阅读框长981 bp,编码326个氨基酸残基;以缺刻缘绿藻基因组DNA为模板扩增得到该基因长为1871 bp的DNA序列;这两序列的比对结果显示,MiLPEAT含有6个内含子,将其开放阅读框(ORF)分割成7个外显子。通过多序列比对及生物信息学分析,发现MiLPEAT存在一个磷酸酰基转移酶结构域Pls C,并含有LPEAT家族所具有的NH(x)4D、FPEGT等4个特征性模体;Wolfpsort等在线预测结果以及MiLPEAT羧基端存在的双赖氨酸模体"KKxx",暗示它可能位于内质网并参与分泌途径。基于不同植物LPEAT的氨基酸序列所构建的邻接聚类图表明,MiLPEAT因与2型LPEAT有不同的序列特征而形成不同的分支,但却与1型LPEAT聚类在一起,推测它们的功能可能更近似。通过荧光定量PCR检测,发现MiLPEAT的基因转录量在氮饥饿8 h时显著(P0.05)增加;与其变化相应的溶血磷脂酰乙醇胺(LPE)相对丰度却极显著地(P0.01)减少49%,但磷脂酰乙醇胺(PE)相对丰度的增加却不显著;推测在氮饥饿过程中增加的磷脂酰乙醇胺(PE)可能被磷脂:二酰甘油酰基转移酶作用以合成为TAG,致使缺刻缘绿藻TAG含量的增加。     

缺刻缘绿藻二酰甘油酰基转移酶2(DGAT2)的基因特性与功能鉴定

酰基-CoA:二酰甘油酰基转移酶(DGAT)是三酰甘油(TAG)合成过程中的关键酶。在缺刻缘绿藻转录组测序数据库中,通过同源搜索,发现了1个编码DGAT2的cDNA全长序列。该序列长1997 bp,其中,5’-非转录区(UTR)长44 bp,3’-UTR长897 bp,开放阅读框(ORF)长1056 bp,编码一个351个氨基酸的蛋白质,预测的分子量为39.43 kD,等电点为9.46。基于缺刻缘绿藻和其他物种相应的DGAT基因编码蛋白序列所构建的Neighbor-joining(NJ)系统进化树,结果表明该基因与DGAT2聚成一支,显著不同与DGAT1和DGAT3。氨基酸序列比对发现,该基因含有DGAT2所具有的HPHG这4个氨基酸所组成的高度保守特征序列。因此,将该基因命名为MiDGAT2基因。将它的cDNA与其DNA序列进行比较后发现,MiDGAT2基因含有6个内含子,其剪切位点均符合“GT-AG”规则。为进一步了解其功能,利用反转录PCR克隆了该基因的ORF序列,然后将其亚克隆到表达载体pYES2中,成功地构建了重组表达质粒pY-MiDGAT2。通过电穿孔法将该重组质粒转入酿酒酵母TAG合成缺陷株H1246中,经筛选与序列验证得到含有重组质粒pY-MiDGAT2的酵母转化株。酵母转化株在用SC培养基并加入半乳糖诱导表达培养后,其脂类的薄层色谱分析结果表明,所转的MiDGAT2基因能使酵母转化株恢复TAG合成的能力,从而证实了MiDGAT2基因具有DGAT的功能;利用荧光染料Bodipy对酵母细胞的染色结果显示,MiDGAT2基因能使酵母转化株的细胞重现油滴,尽管重建的油滴大小明显比野生型酵母的小。这些研究为缺刻缘绿藻TAG合成代谢途径与调控机理的探讨奠定了基础。     

长江草鱼群体MHC Class ⅡB的多态性和进化分析

克隆及测序草鱼(Ctenopharyngodon idella)长江3个群体的主要组织相容性复合体(MHC)Class II B基因编码β1和β2区的第2和第3个外显子及两个外显子之间的内含子,分析了草鱼MHC的进化模式和种群遗传结构。结果显示:实验共定义了34个等位基因,每条序列包括长为130~136 bp的第2个外显子,长为218 bp的第3个外显子以及长81~371 bp的内含子。序列分析揭示,第2个外显子有106个核苷酸变异位点(78%)和40个氨基酸变异位点(88%),而第3个外显子有100个核苷酸变异位点(45%)和41个氨基酸变异位点(56%),β1变异要大于β2区。用β1和β2区序列分别构建的邻接(NJ)系统树均显示5个具有高支持率的谱系,结合序列变异特点和内含子长度,推测草鱼至少存在5个MHC Class II座位。分别计算β1的肽结合位点(PBR)、非肽结合位点及β2的非同义替换率(dN)和同义替换率(dS),PBR的dN/dS为2.03(P<0.05),非肽结合位点和β2则小于1,表明草鱼MHC受到歧化选择作用。根据等位基因在群体中的分布频率作分子方差分析(AMOVA),得出FST为0.37%,提示长江草鱼MHC没有遗传分化。     

编码缺刻缘绿藻乙酰辅酶A羧化酶BCCP亚基的基因克隆与表达分析

为了探讨在氮饥饿对缺刻缘绿藻花生四烯酸(ArA)合成与积累的影响,通过cDNA末端快速扩增(RACE)和设计简并引物进行反转录(RT)-PCR扩增,克隆了编码该藻异质型乙酰辅酶A羧化酶(ACCase)的2个生物素羧基载体蛋白(BCCP)的基因序列。其中MiBCCP1基因的cDNA序列长1 267 bp,包含的5'-非翻译区(UTR)长44 bp,3'-UTR长524 bp,开放阅读框(ORF)长699 bp,编码232个氨基酸并含有45个氨基酸序列的叶绿体定位信号肽;预测成熟蛋白分子量约为20 ku。MiBCCP2基因的ORF长789 bp,编码263个氨基酸并含有49个氨基酸的叶绿体定位信号肽,推测成熟蛋白分子量约为22 ku,但其羧基端缺乏生物素酰基化位点。邻接法(NJ)构建的聚类图显示它们分属于2个不同的分支(靴带值为100)。采用半定量反转录(RT)-PCR技术分析这2个基因的表达量,结果显示,在氮饥饿光照培养条件下,它们的相对转录量都先短暂升高然后持续下调,从而表明缺刻缘绿藻脂肪酸的从头合成能力有下降的趋势。结合该藻的ArA含量在该培养条件下明显增加的结果,推测胞质中同质型ACCase对缺刻缘绿藻ArA合成与积累起着更重要的作用。     

缢蛏IGFBP基因结构及生长性状相关SNP筛选

类胰岛素生长因子结合蛋白(IGFBP)是IGF系统的一部分,主要参与IGF的运输、定位和生物活性调节。本研究采用RACE技术和长PCR技术,克隆了缢蛏IGFBP基因的cDNA和DNA全长序列,应用荧光定量PCR技术分析了缢蛏不同发育时期和不同组织中IGFBP mRNA的表达特征,并进一步筛选了IGFBP基因与生长性状相关的SNP位点。序列分析表明,缢蛏IGFBP cDNA序列全长631 bp,包括5'端非编码区60 bp,3'端非编码区136 bp和开放阅读框435 bp,编码144个氨基酸。该基因含有保守的IGFBP-N端,包含12个半胱氨酸残基,其中1～18个氨基酸为信号肽,属于分泌型蛋白。IGFBP DNA全长3 122 bp,其中包含1个内含子(2 687 bp)和2个外显子(200和235 bp)。荧光定量PCR结果显示,IGFBP mRNA在消化腺组织中表达量最高;在缢蛏的稚贝期,IGFBP mRNA呈现高表达,而在其他发育时期表达量低。在IGFBP基因中筛选到4个SNP位点,其中1个SNP位点与缢蛏的壳长和体质量呈显著相关。     

响应面法提取南极磷虾磷脂及其分子种组成的测定

南极磷虾(Euphausia superba)生物储量巨大,含有丰富的磷脂酰胆碱(phosphatidylcholine,PC),而PC是生物生长的必需磷脂。现今南极磷虾的研究主要针对磷虾油和蛋白,尚未见有PC分子组成的系统研究报道。该研究使用超声辅助Bligh Dyer脂质提取法提取南极磷虾中磷脂,并采用Box-Benhnken设计原理优化提取工艺,以正离子模式下胆碱碎片(m/z 184)为特异性碎片,利用鸟枪脂质组学法鉴定南极磷虾组织中的PC分子组成。结果表明,南极磷虾磷脂的最佳提取条件为超声时间21.0 min、超声温度30℃、溶剂用量3.1 mL,此条件下磷脂实际提取率的平均值为(7.59±0.03)%。利用鸟枪脂质组学法鉴定出南极磷虾中共含有36种PC分子,其中EPA/DHA脂肪酸链含量占47.75%,质量分数为269.82μg·g~(-1)。研究表明南极磷虾组织中含有丰富的EPA和DHA,而磷脂状态存在的ω-3脂肪酸具有较高的利用效率,这为开发南极磷虾类营养保健产品提供数据支持和理论基础。     

草鱼胞质苹果酸脱氢酶(cMDH)的序列克隆及分析

以实验室构建的草鱼(Ctenopharyngodon idellus)肠道cDNA文库苹果酸脱氢酶(cMDH)EST序列为基础,采用末端快速扩增法(RACE),从健康雌性草鱼(Ctenopharyngodon idellus)肠道细胞RNA中获得1391 bp的草鱼肠道cMDH的cDNA序列(NCBI登录号:EU569765)。结果显示:该序列包含62 bp的5′非编码区(5′-UTR),330 bp的3′非编码区(3′-UTR),典型加尾信号AATAA位于polyA起点上游16 bp。开放阅读框ORF长999 bp,共编码333个氨基酸,预测蛋白等电点为6.67,大小为36 kDa。多序列比对显示草鱼胞质苹果酸脱氢酶具有典型的苹果酸脱氢酶功能区保守序列,该酶与斑马鱼cMDH相似度最高达到95.5%,与模式植物拟兰介的相似度为57.8%,其预测三级结构具有典型cMDH功能区。Southern杂交结果表明草鱼cMDH属于多拷贝基因家族。     

尼罗罗非鱼p38MAPK基因克隆与表达分析

为了探究p38MAPK与尼罗罗非鱼(Oreochromis niloticus)免疫功能的相关性,本实验运用cDNA末端快速扩增技术(rapid amplification of cDNA ends,RACE)获得尼罗罗非鱼埃及品系ntp38MAPK的cDNA全长序列,结果显示,该序列全长1789 bp,开放阅读框(Open Reading Frame,ORF)长1086 bp,5′非编码区(Untranslated Region,UTR)长342 bp,3′UTR为361 bp。ORF编码361个氨基酸,预测分子量为41.598 kD,理论等电点为5.10。序列含有p38家族典型保守的Thr-Gly-Tyr(TGY)双磷酸化位点以及紧密相连的底物结合位点Ala-Thr-Arg-Trp(ATRW)。同源性以及系统进化树分析结果显示,尼罗罗非鱼的p38MAPK与大黄鱼(Larimichthys crocea)和鲈(Dicentrarchus labrax)的相似性最高。采用qRT-PCR的方法研究了ntp38MAPK在各组织以及无乳链球菌感染过程中的表达差异情况,结果显示,ntp38MAPK在各组织均有表达,其中在肌肉的表达量最高,心脏、肝脏、脾脏次之,头肾中的表达量最低。无乳链球菌感染过程中,脾脏、头肾中ntp38MAPK的表达量在2 h开始上调,肝脏中4 h开始上调,8 h后肝脏、脾脏和头肾中的表达量都有所下降,24~72 h趋于平稳,表明ntp38MAPK在尼罗罗非鱼抵抗链球菌侵染过程中发挥重要作用。     

斑节对虾增殖细胞核抗原基因克隆及表达分析

为研究增殖细胞核抗原(proliferating cell nuclear antigen,PCNA)在斑节对虾(Penaeus monodon)卵巢发育中的功能,利用RACE技术克隆得到了斑节对虾PCNA基因(PmPCNA)的cDNA全长序列。该序列全长978 bp,包括135 bp的5′非编码区(5′UTR)、60 bp的3′UTR和编码260个氨基酸的783 bp的开放阅读框(ORF)。同源性分析结果表明,PmPCNA与其他物种具有很高的蛋白同源性。组织表达模式分析表明,PmPCNA在所监测的各组织中为组成性表达,其中在卵巢和脑中表达量较高;卵巢发育不同阶段基因的表达分析则表明PmPCNA在Ⅲ期表达量最高,是其他各期表达量的2倍;注射五羟色胺(5-hydroxy tryptamine,5-HT)后,PmPCNA在卵巢中表达量明显上升,其中在48 h表达量升高幅度最大,是对照组的5倍左右。利用原核表达技术获得了PCNA的体外重组蛋白,Western Blot分析证实该重组蛋白为PCNA蛋白。以上研究结果表明,PmPCNA蛋白是斑节对虾卵巢发育过程中的重要调节因子,本研究为进一步认识斑节对虾卵巢发育机制提供了基础资料。     

胭脂鱼细胞色素b基因序列测定及亚口鱼科系统进化分析

为了解胭脂鱼(Myxocyprinus asiaticus)的遗传变异及亚口鱼(Catostomidae fish)的分子系统学,测定了3尾胭脂鱼的细胞色素b基因序列,并结合GenBank上5条亚口鱼科鱼类的相应序列一并分析。结果如下:1)共获得3尾胭脂鱼的细胞色素b基因1144 bp的一致序列,三条序列完全相同,无变异位点。2)构建的系统发育树显示,颈棱亚口鱼属(Xyrauchen texanus)和吸口鱼属(Moxostoma robustum)构成1支,胭脂鱼属(M yxocyprinus)、长背亚口鱼属(Cycleptus elongatus)和牛胭脂鱼属(Ictiobus)构成另1分支。3)自然选择检验显示,该基因在进化过程中主要受到负选择的作用。4)胭脂鱼属和牛胭脂鱼属的分歧时间最短(大约3.725百万年),颈棱亚口鱼属和长背亚口鱼属的分歧时间最长(大约5.375百万年)。