家蚕微孢子虫葡萄糖-6-磷酸脱氢酶基因(G6PDH)的克隆及表达特征分析

葡萄糖-6-磷酸脱氢酶(glucose 6-phosphatedehydrogenase,G6PDH)是戊糖磷酸途径的第一个关键酶,催化葡萄糖-6-磷酸形成6-磷酸葡萄糖酸-δ-内酯。家蚕微孢子虫有较为完整的戊糖磷酸途径,该途径除提供糖酵解的中间代谢物外还可形成还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADPH)从而抵抗生物体内的氧化刺激。为了解G6PDH基因在微孢子虫生长发育过程中的作用,根据家蚕微孢子虫G6PDH基因序列设计特异引物克隆了该基因,并对其序列特征进行生物信息学分析,进一步采用荧光定量PCR分析G6PDH基因在家蚕感染不同时间点的中肠组织中的转录水平。结果表明,克隆的家蚕微孢子虫G6PDH基因编码区全长1 305 bp,编码434个氨基酸,预测的G6PDH蛋白无信号肽,分子质量为50.8 kD,等电点为5.22,没有跨膜结构域,存在磷酸化位点,不存在N-糖基化位点及O-糖基化位点;家蚕微孢子虫感染家蚕后,从2 h起G6PDH基因表达量开始升高,至12 h时达到最大值,在24~72 h虽然有逐渐降低的趋势,但趋势并不明显,96 h后开始显著降低,至144 h表达量达到最低,而后在168 h时表达量又有所回升。推测G6PDH基因参与家蚕微孢子虫发芽、增殖以及成熟等整个生命周期。

家蚕微孢子虫6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶基因Nb6PGDH的克隆及表达特征分析

6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶(6-phosphogluconate dehydrogenase,6PGDH)是戊糖磷酸途径的限速酶,参与生物体内递氢体NADPH的产生。通过检索微孢子虫数据库获得家蚕微孢子虫6PGDH基因序列,以家蚕微孢子虫镇江株基因组为模板,设计特异性引物成功克隆了该基因,命名为Nb6PGDH,并对该基因进行序列特征和表达特征分析,为了解6PGDH基因在微孢子虫生长发育过程中的功能提供有用信息。克隆得到的序列全长1 374 bp,包含一个完整的ORF,编码457个氨基酸;与Gen Bank数据库中家蚕微孢子虫6PGDH基因长度相同,相似度为99. 42%,其中8个碱基存在差异,编码的3个氨基酸发生改变。生物信息学分析表明Nb6PGDH蛋白没有信号肽,无跨膜结构域,分子质量为51. 8 k D,等电点5. 83,存在38个磷酸化位点和2个N-糖基化位点。实时荧光定量PCR分析结果表明,家蚕微孢子虫感染家蚕后2~168 h,中肠组织中Nb6PGDH基因都有所表达,且表达水平在生长发育过程中发生变化,说明Nb6PGDH基因在家蚕微孢子虫增殖发育过程中具有一定的生理功能。

家蚕微孢子虫己糖激酶基因的克隆及序列结构分析和原核表达

己糖激酶（hexokinase,HXK）是糖酵解途径的限速酶,在能量代谢中充当极其重要的角色。家蚕微孢子虫（Nosema bombycis）具有完整的糖酵解途径,其基因组中有2个序列相似度较高的己糖激酶编码基因拷贝（NBO_1320g0001,NBO_27g0008）。根据其中的一个基因拷贝（NBO_27g0008）序列设计特异性引物,以家蚕微孢子虫基因组DNA为模板成功克隆了该基因,命名为Nb HXK-1。该基因大小为894 bp,包含完整的ORF,编码297个氨基酸,预测蛋白质的分子质量为34.241 k D,等电点（p I）为5.26,蛋白质的氨基酸序列有31个磷酸化位点和4个潜在的N-糖基化位点,无跨膜结构域,有信号肽,二级结构主要由α螺旋（54.55%）、延伸片段（17.80%）和无规则卷曲（27.61%）组成。系统进化分析显示Nb HXK-1与东方蜜蜂微孢子虫（Nosema ceranae）己糖激酶（Nc HXK）氨基酸序列的亲缘关系较近。将Nb HXK-1基因插入原核表达载体p ET-28a（＋）并转化BL21（DE3）感受态细胞,用IPTG诱导表达后经蛋白质串联质谱鉴定和Western blot分析显示,获得了与预期大小一致的约35 k D的重组Nb HXK-1蛋白,为进一步阐明Nb HXK-1的生物学功能奠定了基础。

家蚕微孢子虫丙酮酸激酶基因的克隆与表达特征分析

丙酮酸激酶(pyruvate kinase,PK)在糖酵解最后一步起着不可逆的作用,可以催化磷酸烯醇式丙酮酸将高能磷酸基团转移给ADP生成ATP和丙酮酸。通过在NCBI和家蚕微孢子虫(Nosema bombycis)数据库中对丙酮酸激酶基因的比对分析,选择家蚕微孢子虫丙酮酸激酶M2亚型的一个基因(NbPK-2,GenBank登录号EOB11679.1)进行克隆。生物信息学分析显示,该基因序列长度为1 359 bp,包含一个完整的开放阅读框,编码452个氨基酸,预测蛋白质等电点为7.13,相对分子质量为51.7 kD,没有信号肽;NbPK-2蛋白的二级结构预测显示其含有38%的螺旋、21%的延伸片段和40%无规则卷曲。通过qRT-PCR检测感染微孢子虫后家蚕不同发育时期的NbPK-2表达水平,发现该基因在感染后24 h内处于相对较高的表达水平,而此后表达水平开始降低,至144 h达到最低值,在168 h又有所升高。研究结果可促进对家蚕微孢子虫糖酵解途径的研究,为家蚕微粒子病的防控奠定理论基础。

纳米金比色法在家蚕微孢子虫检测中的应用

家蚕微粒子病被列为蚕种生产的唯一检疫对象,母蛾镜检家蚕微孢子虫(Nosema bombycis,简称Nb)是目前最主要的检疫手段,但其准确性受到多种因素影响。建立一种简便、快捷、准确的Nb检测技术,对家蚕微粒子病的防治具有重要意义。基于纳米金(AuNPs)比色法原理,对AuNPs探针的制备及其标记的最佳抗体浓度和最佳pH值进行探究,以及探究AuNPs比色法检测Nb的灵敏度。结果表明,Nb抗体与AuNPs(20nm)结合最佳浓度为每500μLAuNPs溶液中添加5μL0.5mg/mL抗体蛋白,标记最佳pH值为8.5。AuNPs比色法能够最低检测出Nb蛋白量为10ng。本研究成功建立一种基于AuNPs比色法检测Nb的新方法。

家蚕微孢子虫核糖-5-磷酸异构酶A基因的克隆及表达特征分析

核糖-5-磷酸异构酶A(ribose 5-phosphate isomerase A,RpiA)是多种生物中普遍存在的一种高度保守的蛋白酶,在磷酸戊糖途径(PPP)中起着核心作用,参与原核生物与真核生物核糖-5-磷酸(R5P)与核酮糖-5-磷酸(Ru5P)之间的可逆异构化反应及植物二氧化碳固定的卡尔文循环。为探索RpiA在家蚕微孢子虫侵染家蚕后能量代谢与物质合成过程中所发挥的作用,通过PCR扩增得到NbRpiA基因的编码区。该开放阅读框全长345 bp,编码114个氨基酸,预测蛋白质的分子质量约为13.145 kD,等电点为7.72,未发现明显已知功能结构域。实时荧光定量PCR检测发现,NbRpiA基因在家蚕微孢子虫感染家蚕后7 d内均有表达:从感染后2 h起,NbRpiA基因的表达水平呈缓慢上升的趋势,第2天达到最高,随后表达水平逐渐降低,从第4天开始表达水平大幅降低,至第7天降至最低。初步推测NbRpiA可能在家蚕微孢子虫孢子发芽及增殖阶段发挥作用。研究结果为了解NbRpiA在家蚕微孢子虫能量代谢与物质合成中的作用提供了初步线索。

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