中国少棘蜈蚣与家蚕和野桑蚕肌球蛋白轻链2的结构功能分析比较

从中国少棘蜈蚣(Scolopendra subspinipes mutilans)毒腺cDNA文库中克隆的肌球蛋白轻链2(MLC2)基因的cDNA,其开放阅读框为606 bp(GenBank登陆号为FJ262953),编码201个氨基酸,与家蚕(Bombyx mori)和野桑蚕(Bombyxmandarina)的MLC2等长,序列一致性达52%。3种MLC2都包含:1个同位且完整的EF-H功能域和Ca2+结合位,1个N端poly-lys基序及相同的丝氨酸磷酸化修饰位点。三级结构预测显示中国少棘蜈蚣MLC2的三维结构相似于乌贼(Loligo pealei)的同源模型,而家蚕和野桑蚕的则与淡色库蚊(Culexpipiens pallens)的MLC2一样类似于扇贝(Aequipecten irradians)的同源结构。分析结果有助于进一步研究家蚕和野桑蚕MLC2的结构功能及其功能应用。     

中国野桑蚕滞育激素基因的克隆与序列分析

根据家蚕DH PBAN基因序列设计特异引物 ,以中国野桑蚕基因组DNA为模板进行PCR扩增 ,获得了1 5 85kb的目的片段 ,将其克隆进pMD18 T载体 ,测序和同源性比较结果表明 :该片段由 3个外显子、2个内含子组成 ,2个内含子均为典型的GT AG结构 :该片段编码中国野桑蚕滞育激素 (DH)及DH引导肽 ;中国野桑蚕DH及引导肽与家蚕及日本野桑蚕的DH及引导肽氨基酸序列完全相同 ,其基因cDNA序列的同源性分别为 99 3%、97 2 %。研究结果进一步显示了中国野桑蚕与家蚕之间的近缘关系。     

野桑蚕脑组织cDNA文库的构建及化学感受蛋白基因(CSP3)的克隆和序列分析

利用TAKARA公司生产的cDNA Library Construction Kit构建了野桑蚕脑组织的cDNA文库,经鉴定文库的滴度达3.5×105pfu/mL,文库插入片段的平均大小为1.2kb。从文库的测序结果中获得野桑蚕化学感受蛋白基因(CSP3)完整的开放阅读框(登录号:EU439267)并对其进行了序列分析。结果表明:该基因读码框由384个核苷酸组成,编码127个氨基酸,分子质量为14.6kD。通过对该基因编码的氨基酸和其它17种昆虫的CSP编码的氨基酸进行进化分析,发现该基因与家蚕CSP3的同源性最高,达96.85%。该基因的发现对于研究家蚕和野桑蚕对化学农药的敏感性差异具有重要意义。     

野桑蚕、家蚕LSP基因5′侧翼区的克隆与序列分析

根据已报道的家蚕朝日×东海的幼虫血清蛋白LSP基因序列设计1对引物,以野桑蚕、家蚕苏*菊×明*虎的基因组DNA为模板,分别克隆了野桑蚕、家蚕苏*菊×明*虎的LSP基因5′侧翼区,约1.9 kb,并进行了序列测定与分析.结果表明:克隆的野桑蚕、家蚕苏*菊×明*虎的LSP基因5′侧翼区涵盖了第一内含子、第一外显子、启动子区及其5′上游区;野桑蚕LSP基因5′侧翼区与朝日×东海LSP基因5′侧翼区的同源性达96.4%,其中第一内含子、第一外显子的同源性分别为91.6%,100%;家蚕苏*菊×明*虎的LSP基因5′侧翼区与朝日×东海LSP基因5′侧翼区的同源性达98.9%,其中第一内含子、第一外显子的同源性都为100%,核心启动子区具有典型的TATA盒,还有数种昆虫脂肪体内组织特异性表达基因的共有序列和推定的激素响应元件等功能元件;野桑蚕的LSP基因启动子的5′上游区(-304～-598 bp)与J139家蚕丝素轻链基因第一内含子区域(7 639～7 933 bp)的同源性达90.6%,-913～-1 383 bp为失活的部分水手转座子元件.     

野桑蚕CYP305B1V1基因的克隆与序列分析

对野桑蚕CYP305B1V1基因进行克隆和序列分析的结果显示,野桑蚕CYP305B1V1基因的ORF为1 464nt,编码487 aa;同源性分析表明,在DNA水平上野桑蚕CYP305B1V1基因与家蚕CYP305B1基因的同源性达99%,与推导的氨基酸序列完全一致。通过和NCB I中家蚕基因组数据比对和拼接,预测野桑蚕CYP305B1V1基因结构中至少含有6个内含子,且内含子与外显子之间的连接符合GT-AT法则。     

野桑蚕抗性基因P450 cDNA片段的克隆

本实验在对野桑蚕添食NaF的基础上,提取其总RNA,利用特异性引物,通过砌RT-PCR方法,获得了野蚕P450基因的cDNA,经克隆和序列测定,得到了野蚕P450基因片段的序列,经与家蚕P450基因比较分析,两者的同源性达99％。     

野桑蚕、家蚕海藻糖酶基因5''侧翼区的克隆与序列分析

海藻糖是一种双糖,广泛存在于包括细菌、酵母、植物和无脊椎动物在内的生物体内,主要功能是储备生物代谢所需的能源.在昆虫血液中,海藻糖是一种最重要的糖类,具有供给能量和提供合成生物大分子的底物等功能.其功能主要是通过海藻糖酶(Trehalase)的作用来实现的.家蚕海藻糖酶有可溶型和膜固定型两种类型,可溶型主要存在于蛹期中肠,而膜固定型存在于包括卵巢在内的多种组织.这两种类型酶是由同一个基因表达而形成不同的成熟海藻糖酶.海藻糖酶膜固定型存在于向血液面的卵巢膜内,该基因的表达是由滞育激素诱导调控.卵母细胞通过位于膜内的海藻糖酶,将血液中海藻糖降解成葡萄糖,然后吸收到胞内,最后合成糖原,从而导致蚕卵的滞育.从而海藻糖酶基因是从分子水平来解明家蚕滞育机理的一个重要途径.本实验从野桑蚕、家蚕苏@菊×明@虎基因组中分别克隆了野桑蚕和家蚕的海藻糖酶基因的5′侧翼区片段并进行了测序分析,以供进一步的启动子功能研究,现报道如下.     

野桑蚕Bmand-Sxl基因的克隆及原核表达

鳞翅目(Lepidoptera)扩充是危害农林业的主要害虫类群,生殖和遗传控制是其生物控制的重要发展方向。Sxl是果蝇性别决定调控网络中的关键基因。本文根据家蚕的Bm-Sxl基因序列(NCBI:AB207267.1,AB207268.1),克隆了野桑蚕2条Bmand-Sxl基因序列,并在大肠杆菌中进行了原核表达了其中一条。     

野桑蚕线粒体ND5基因及其两端侧翼tRNA基因的克隆与序列分析

应用PCR技术,对中国山东青州野桑蚕mtDNA的ND5基因及其两端侧翼区域进行了克隆和序列分析。结果表明,在所测定的2．2kb左右的片段中,含有ND5基因的完整序列及Phe-tRNA(UUC)、Ser-tRNA(AGC)、Glu- tRNA(GAA)、His-tRNA(CAC)等4个tRNA基因,该片段的基因组结构与家蚕及其它地域来源野桑蚕的基因组结构基本一致,显示蚕类线粒体基因排列的保守性。ND5结构基因在不同家蚕及野桑蚕之间的比对分析表明,它们在核苷酸水平、氨基酸水平的同源性很高,相似性达96%以上。4个tRNA基因的碱基错配率较高,TψC环缺乏相对保守的T-ψ-C-Pu-A序列,各臂的碱基配对数、各环碱基数目变化较大。以ND5基因的核苷酸序列及氨基酸残基序列进行了家蚕及野桑蚕的分子进化分析,进一步证明家蚕起源于中国野桑蚕。     

野桑蚕泛素基因的克隆及原核表达

泛素-蛋白酶体途径(ubiquitin-proteasome pathway)是具有高度选择性的蛋白质降解途径,该途径对细胞内蛋白的选择性降解起着重要作用。设计一对特异引物,从野桑蚕体壁细胞中克隆了单体泛素基因的编码区,其GenBank登录号DQ839401。序列分析表明,该编码区的长度为231 bp,编码76个氨基酸,编码蛋白的相对分子质量约为8.6 kD,等电点为5.73。同源性比较发现,野桑蚕泛素基因与其他真核生物泛素基因在核苷酸水平上有83%同源性,在氨基酸水平上具有94%以上的相似性。将野桑蚕泛素基因片段与pGEX-4T-2连接,构建原核表达载体pGEX-4T-2/ubi,重组载体转化大肠杆菌BL21后在37℃及30℃的培养条件下,泛素基因得到高效表达。     

野桑蚕羧酸酯酶基因(BmmCarE-2)的克隆及表达分析

羧酸酯酶参与昆虫对有机磷和氨基甲酸酯等杀虫剂抗性的产生。通过反转录聚合酶链式反应(RT-PCR)和cDNA末端快速扩增(RACE)方法克隆了一个野桑蚕羧酸酯酶全长基因(BmmCarE-2)。序列分析表明该基因包含1个1 623 bp的开放读码框,有57 bp的cDNA5′端非翻译区序列(5′UTR)和79 bp的cDNA3′端非翻译区序列(3′UTR),编码540个氨基酸,GenBank登录号为EU328351。序列比对分析表明BmmCarE-2与家蚕羧酸酯酶基因BmCarE-2(GenBank登录号:DQ311250)的氨基酸序列相似性最高,达98.9%。利用半定量RT-PCR进行组织表达分析表明,BmmCarE-2在野桑蚕幼虫的头部和脂肪体表达量较高,在丝腺和中肠稍低,而在血液中的表达量最低。     

野桑蚕、家蚕LSP基因5''''侧翼区的克隆与序列分析

根据已报道的家蚕朝日×东海的幼虫血清蛋白LSP基因序列设计1对引物,以野桑蚕、家蚕苏·菊×明·虎的基因组DNA为模板,分别克隆了野桑蚕、家蚕苏·菊×明·虎的LSP,基因5’侧翼区,约1.9kb,并进行了序列测定与分析。结果表明:克隆的野桑蚕、家蚕苏·菊×明·虎的LSP基因5’侧翼区涵盖了第一内含子、第一外显子、启动子区及其5’上游区;野桑蚕LSP基因5’侧翼区与朝日×东海LSP,基因5’侧翼区的同源性达96.4％,其中第一内含子、第一外显子的同源性分别为91.6％,100％;家蚕苏·菊×明·虎的LSP基因5’侧翼区与朝日×东海LSP基因5’侧翼区的同源性达98.9％,其中第一内含子、第一外显子的同源性都为100％,核心启动子区具有典型的TATA盒,还有数种昆虫脂肪体内组织特异性表达基因的共有序列和推定的激素响应元件等功能元件;野桑蚕的LSP基因启动子的5’上游区(-304～598bp)与J139家蚕丝素轻链基因第一内含子区域(7639～7933bp)的同源性达90.6％,-913～-1383bp为失活的部分水手转座子元件。     

野桑蚕细胞色素P450基因CYP9A20V1的克隆与序列分析

研究和比较家蚕与野桑蚕细胞色素P450基因的结构和功能,可从分子生化机制上探索家蚕对农药的抗性。基于此,利用RT-PCR方法从野桑蚕中肠组织中克隆了一个P450家族基因CYP9A20V1(GenBank登录号:FJ378716)。序列分析表明,该基因的开放阅读框(ORF)为l 596 bp,编码531个氨基酸,预测分子质量约61.4 kD,等电点8.1。在线Blast分析结果表明:野桑蚕CYP9A20V1基因与家蚕CYP9A20的同源关系最近,同源性达到98.7%;与棉铃虫CYP9A12基因的同源性也达到57.1%。根据已知的P450蛋白序列结构进行比较分析,野桑蚕CYP9A20V1与家蚕CYP9A20编码氨基酸序列在底物识别位点SRS1、SRS2、SRS4、SRS6区域完全相同,在SRS3和SRS5区域的同源性分别是88.9%和94.1%,推测这2个基因具有相同的底物识别能力;野桑蚕CYP9A20V1与棉铃虫CYP9A12在SRS1、SRS4、SRS5、SRS6区域的同源性分别为47.1%、88.2%、76.5%和60%,在底物识别区域的同源性较高。初步推测野桑蚕CYP9A20V1基因可能与抗除虫菊脂类农药有关。     

野桑蚕性信息素结合蛋白(PBP)亚家族基因的克隆与进化分析

蛾类的性信息素信号传递是研究昆虫化学通讯的模型,性信息素结合蛋白(pheromone-binding protein,PBP)亚家族是研究热点之一。克隆了野桑蚕PBP亚家族的3个基因,命名为pbp1、pbp2、pbp3(GenBank登录号:GQ246497、GQ468569、GQ468570)。分析野桑蚕和家蚕pbp基因的编码区,发现碱基突变主要以转换为主(14/18),氨基酸变异主要为同义突变(16/18),成熟蛋白质的理化性质变化小,二级结构无变化,推测野桑蚕向家蚕的进化过程中PBP亚家族的基因功能没有变化。对具有PBP亚家族3个已知基因的6个昆虫物种进行氨基酸遗传距离和同源性分析,结果表明野桑蚕和家蚕间PBP1、PBP2、PBP3的遗传距离分别为0、0.02、0,同源性分别高达100%、98.6%和100%,物种间基因的进化速率很慢,进化分析显示PBP亚家族在这几个物种分化前已经产生。