家蚕细胞色素P450基因CYP6AE21的克隆、表达分析及亚细胞定位

信号失活是嗅觉动态过程的一个重要步骤,这一过程涉及多样的气味降解酶类。本研究利用RT-PCR方法从家蚕Bombyx mori雄蛾的触角中克隆了一个细胞色素P450基因CYP6AE21。该基因含有一个1 572 bp的开放阅读框(open reading frame,ORF),编码523个氨基酸,预测分子量为60.5 kD,等电点为8.4,含有细胞色素P450的特征序列血红素结合位点区域。CYP6AE21和家蚕CYP6AE2基因一样在相同位置含有1个内含子序列,且相应的2个外显子大小相同。两者的核苷酸序列相似性达到94.5%,且在基因组上以头尾相连的方式成簇排列,中间由约7.6 kb核苷酸序列隔开。CYP6AE21在幼虫的头部和脂肪体,以及雄蛾和雌蛾的触角中表达量较高;在幼虫的其他组织和蛾的多个组织中也有一定的表达。P450酶系的重要组分之一——NADPH细胞色素P450还原酶(cytochrome P450reductase,CPR)基因也在雌蛾和雄蛾触角中高水平表达,而在其他组织中表达量相对较低。亚细胞定位分析表明CYP6AE21表达产物定位于细胞质中。推测CYP6AE21和CYP6AE2是由其中一个基因加倍复制形成的;此P450的功能之一可能是参与内化进细胞的气味分子的降解清除。

嗜人按蚊溴氰菊酯抗性分子机理研究 Ⅰ 嗜人按蚊CYP6基因cDNA片段的克隆与序列分析

目的获得嗜人按蚊CYP6基因家族成员的cDNA片断。方法采用简并引物对嗜人按蚊溴氰菊酯敏感和抗性品系总RNA进行RT-PCR扩增,得到的特异性片断采用T/A克隆法克隆并进行序列测定和分析。结果敏感品系和抗性品系中均扩增得到250bp左右的片断。进行克隆测序,得到10个CYP6新基因,2个来自敏感品系,8个来自抗性品系,被GenBank收录(登录号AY273927～AY273936)。递交国际细胞色素P450命名委员会,被鉴定为是细胞色素P450超家族中CYP6家族的7个新基因及其3个等位基因,分别属于CYP6Z、CYP6P、CYP6N和CYP6M等4个亚家族。结论得到的10个cDNA新序列为CYP6家族新成员的基因片断。

中华按蚊CYP6Y亚家族基因的鉴定和生物信息学分析

【目的】鉴定中华按蚊Anopheles sinensis CYP6Y亚家族基因,分析它们的结构和特征,推测其可能的功能。【方法】以冈比亚按蚊An.gambiae CYP6Y1作为询问序列,通过双向Blast方法检索中华按蚊转录组中CYP6Y亚家族基因,并通过生物信息学方法分析基因结构、特征及可能的功能。【结果】从中华按蚊转录组测序数据中鉴定出2条CYP6Y亚家族基因,分别命名为AsCYP6Y1(GenBank登录号:KF709397)和AsCYP6Y2(GenBank登录号:KF709398)。序列分析显示,AsCYP6Y1和AsCYP6Y2全长分别为1 713 bp和1 815 bp,分别编码502和526个氨基酸。基因结构分析显示,该亚家族基因仅含有1个相位1型内含子并与其他P450基因形成保守的共线性分布。蛋白结构分析显示,这2个基因编码的蛋白含P450特有的5个特征序列和6个底物结合位点,且均不存在信号肽,其亚细胞定位为细胞质。3D结构分析显示,AsCYP6Y1有18条α螺旋和13股反向平行的β折叠,AsCYP6Y2有19条α螺旋和11股反向平行的β折叠。通过同样的方法,在达林按蚊An.darlingi中也鉴定出2个CYP6Y亚家族基因。系统进化分析显示,AsCYP6Y1和AsCYP6Y2分别与其他3种按蚊的CYP6Y1和CYP6Y2聚成一支,Bootstrap值均大于90%。替换率分析显示,中华按蚊AsCYP6Y1和AsCYP6Y2与其他3种按蚊同源基因的Ka/Ks均小于1。相对进化速率分析显示,中华按蚊CYP6Y和CYP6M亚家族的相对进化速率均显著快于CYP6P亚家族,而CYP6Y和CYP6M亚家族之间没有显著差异。【结论】在中华按蚊和达林按蚊中存在2个CYP6Y亚家族基因,之前在冈比亚按蚊和不吉按蚊An.funestus中也发现2个CYP6Y亚家族基因,表明CYP6Y亚家族基因可能在按蚊属广泛存在,且可能为按蚊属昆虫所特有。

白纹伊蚊溴氰菊酯抗性株CYP6基因cDNA片段的克隆与鉴定

目的】获得白纹伊蚊溴氰菊酯抗性株CYP6基因家族中的一个cDNA片段。【方法】根据家蝇CYP6A1、CYP6D1以及致倦库蚊CYP6E同源区氨基酸序列,设计1对简并引物,进行反转录PCR,获得一大小与设计的细胞色素P450基因片段相符合的cDNA片段。将该片断与pUC19质粒重组,并克隆至JM109大肠杆菌中,经筛选后测序;将推导的氨基酸序列进行同源性分析,并用PC/GENE软件绘制系统树。【结果】获得了1条长240bp的核酸序列;所得序列与昆虫CYP6家族的同源性在36.3%～46.8%之间,但CYP6D1除外,其同源性为29.1%;而与CYP4家族同源性较低,与CYP4C1、CYP4D1、CYP4D2同源性分别为333%、329%和299%;与哺乳动物CYP3A亚家族同源性亦较高;所绘制的系统树显示出与同源性分析相一致的结果。

家蚕细胞色素P450家族CYP6B29的克隆与序列分析

细胞色素P450单加氧化酶系在生物体对外源化合物的代谢和内源化合物的调节都起着非常重要的作用,许多证据表明昆虫杀虫剂抗性的产生与单加氧化酶系介导的代谢反应有关,其关键组份细胞色素P450作为终端氧化酶能氧化多样的底物。依据家蚕基因组P450预测序列设计1对引物,以家蚕中肠为材料提取mRNA,采用RT-PCR方法克隆了P450家族基因CYP6B29(GenBank登录号:DQ252324)。序列分析表明,该基因的ORF为1 518 bp,编码505个氨基酸,预测其相对分子质量约为58 kD,等电点为8.29。经与已知P450的6B亚族其它所有成员氨基酸同源比对发现,CYP6B29基因与美洲棉铃虫CYP6B27基因的同源关系最近,同源性达到60.5%。

抗氰戊菊酯棉铃虫细胞色素P450 CYP6B7基因的克隆及分析

以抗氰戊菊酯棉铃虫六龄幼虫中肠组织总RNA为模板,采用特异性引物,通过对反转录-聚合酶链式反应(RT-PCR)的条件进行不断探索和优化,成功克隆出全长为1 557bp的基因片段(GenBank登录号DQ497428)。该片段包括一个完整的开放阅读框架(1 515bp)及5′端的42个碱基,编码504个氨基酸残基。与国外报道的细胞色素P450CYP6B7基因(GenBank登录号AF031468)的核苷酸、氨基酸同源性分别为97.75%和98.81%,为CYP6B7的等位基因。Northern杂交分析表明,抗性品系棉铃虫中肠组织中CYP6B7mRNA的表达量明显高于敏感品系的,初步表明CYP6B7在棉铃虫对氰戊菊酯的抗药性中起着重要作用。

饲喂CYP6CM1和Coe1 RNAi双价转基因烟草对Q型烟粉虱抗药性的影响

细胞色素P450酶系和羧酸酯酶在昆虫代谢抗药性中起重要作用,通过RNAi沉默昆虫这两种酶的基因,研究其对Q型烟粉虱抗药性的影响.根据Q型烟粉虱的一个P450基因（CYP6CM1）和一个羧酸酯酶基因（Coe1）的特异区域构建双价RNAi载体,农杆菌介导转化烟草,PCR检测获得5个单独的To代转基因株系.饲喂烟粉虱T1代转基因烟草,荧光定量PCR检测发现取食转基因烟草的烟粉虱体内CYP6CM1基因和Coe1基因表达量仅为取食非转基因烟草烟粉虱的18％ ～24％和17％～33％;通过琼脂保湿浸叶法和单株活体法研究取食T1代转基因烟草的烟粉虱对杀虫剂的效应,结果发现在接触1 g/L阿维·吡虫啉72 h后,2种方法中取食转基因烟草的烟粉虱死亡率分别比取食非转基因烟草的烟粉虱死亡率升高14.77％～16.46％和16.01％～18.51％;同样,接触稀释1 000倍的40％辛硫磷（体积比）72 h后,2种方法中烟粉虱死亡率升高22.94％ ～ 23.58％和17.4％～18.76％.以上结果表明,转CYP6CM1-Coe1 RNAi基因烟草可以显著降低烟粉虱CYP6CM1基因和Coe1基因的表达,降低烟粉虱对烟碱类杀虫剂阿维·吡虫啉和有机磷类杀虫剂辛硫磷的抗药性,显著提高杀虫剂的防治效果.

白纹伊蚊基因组中CYP6家族新成员基因片段的克隆与分析

目的 :获得白纹伊蚊 CYP6基因家族中新成员的基因片段。方法 :根据家蝇 CYP6 A1、 CYP6 D1以及致倦库蚊 CYP6 E1同源区氨基酸序列 ,设计 1对简并引物 ,分别以白纹伊蚊敏感品系和抗性品系基因组 DNA为模板进行 PCR,产物经 T- A克隆转化至 JM10 9大肠杆菌中 ,经筛选后测序 ,获得与设计的细胞色素 P4 50基因片段大小相符合的 5个基因片段 ,并将推导的氨基酸序列进行同源性分析。结果 :在白纹伊蚊敏感品系中获得了 2个基因片段 ( A EDG- S1,AEDG- S2 ) ,核苷酸序列长度分别为 2 4 0 bp和 2 36 bp;在白纹伊蚊溴氰菊酯抗性品系中获得了 3个基因片段 ( A EDG- R2 ,A EDG- R3,AEDG- R4 ) ,核苷酸序列长度分别为 2 36 bp、 2 36 bp和 2 39bp。所得序列与昆虫 CYP6家族的同源性在 2 3.1%～ 53.8%之间 ,与 CYP3家族的同源性在 2 5.6 %～4 3.9%之间 ,而与 CYP4家族同源性较低 ,为 13.9%～ 2 4 .4 %。结论 :所得 5个序列为 CYP6家族中 5个新成员的基因片段。

Q型烟粉虱细胞色素P450 CYP6DV5基因克隆及其在烟粉虱对噻虫嗪抗性中的作用

烟粉虱Bemisia tabaci已严重危害农作物的正常生长,而新烟碱类杀虫剂噻虫嗪已被广泛用于烟粉虱的防治,但由于常年应用,致使烟粉虱对噻虫嗪产生了严重的抗性,而目前其抗药性分子机制尚不明确。本研究通过荧光定量PCR比较分析烟粉虱噻虫嗪抗性及敏感种群,发现细胞色素P450基因CYP6DV5在噻虫嗪抗性品系中的表达量为敏感品系的2.95倍,依据基因组数据库克隆该基因的全长序列,序列分析结果表明,该基因具有细胞色素P450基因的保守结构域,属于典型的昆虫P450基因。进一步分析其在不同发育阶段和部位中的表达量,发现细胞色素P450基因CYP6DV5在烟粉虱成虫阶段和头部表达丰富,同时噻虫嗪能够显著诱导该基因的表达。通过RNA干扰试验,发现敲低CYP6DV5基因表达能够显著提高烟粉虱对噻虫嗪的敏感性。结果表明,CYP6DV5基因参与了Q型烟粉虱对噻虫嗪抗性的形成。研究结果将有助于揭示烟粉虱对噻虫嗪的抗性形成机制,并为烟粉虱的综合治理提供理论基础。

噻虫嗪对意大利蜜蜂6种CYP6AS基因表达的影响

细胞色素P450单氧酶(cytochrome P450 monooxygenase,CYP)是昆虫体内重要的解毒酶。 CYP 6 AS 亚家族基因特异性的存在于膜翅目昆虫中,一些特异性的 CYP 6 AS 基因已经被证实参与到蜜蜂对某些外源物质和杀虫剂的解毒和代谢过程中。本研究主要探测了亚致死浓度噻虫嗪对意大利蜜蜂 Apis mellifera ligustica CYP单氧酶活性及 CYP 6 AS 亚家族基因表达水平的影响。首先测定了噻虫嗪LC 10 和LC 5 经口处理4日龄意大利蜜蜂后48 h CYP酶活性,然后应用荧光定量PCR技术检测了6种 CYP 6 AS 基因( CYP6AS3 ,CYP6AS4,CYP6AS5,CYP6AS10,CYP6AS14 和 CYP6AS15 )表达变化情况。结果表明,噻虫嗪LC 10 和LC 5 处理后,意大利蜜蜂CYP酶活性均极显著增加( P <0.01)。噻虫嗪LC 10 和LC 5 处理对意大利蜜蜂 CYP6AS4 ,CYP6AS10 和 CYP6AS15 基因表达没有显著影响;LC 10 和LC 5 处理后 CYP6AS3 基因表达量显著增加( P <0.05);LC 10 处理能够显著诱导 CYP6AS5 基因上调表达( P <0.05);而LC 10 和LC 5 处理极显著抑制 CYP6AS14 基因的表达( P <0.01)。这为进一步探究蜜蜂对噻虫嗪的解毒机制提供了新的线索。

棉铃虫细胞色素P450家族CYP6AE14基因克隆、序列分析及蛋白原核表达

采用同源克隆技术克隆石河子棉区棉铃虫抗性品系的P450家族解棉酚基因CYP6AE14。克隆获得的目的基因全长1 581bp,编码526个氨基酸。序列分析表明,该抗性品系的CYP6AE14有1个氨基酸发生突变,即Y25F;其与烟草天蛾的CYP6AE32同源性较高,达60%。利用原核表达载体pET28-a在大肠杆菌中成功表达棉铃虫P450 CYP6AE14基因,为进一步的基因功能验证奠定基础。

昆虫CYP6家族多样性与进化

了解昆虫CYP6家族的多样性与进化 ,对认识昆虫细胞色素P45 0参与抗药性发生、发展的分子生物学机制具有重要的意义。作者就昆虫CYP6家族多样性的各种表现形式及其形成原因、自然进化史。

白纹伊蚊CYP6N3基因启动子序列的分子克隆与功能分析

根据本室已获得的白纹伊蚊CYP6N亚家族新成员CYP6N3全长cDNA的 5′ 末端核苷酸序列 ,设计 2个反向特异引物 (GSP1和GSP2 ) ,利用 4种限制性内切酶DraⅠ、EcoRⅤ、PvuⅡ和StuⅠ分别消化白纹伊蚊溴氰菊酯抗性株高分子量基因组DNA ,消化产物与适配子连接产生 4种消化的DNA库 ,并分别以此为模板 ,进行基因步移。用特异引物GSP1与适配子引物AP1进行第 1步PCR扩增 ,然后再以第 1步PCR产物为模板、用内部特异引物GSP2与内部适配子引物AP2进行第 2次PCR扩增。将扩增产物进行T A克隆及测序。结果显示 :分别以DraⅠ、EcoRⅤ、PvuⅡ和StuⅠ消化的DNA库为模板而获得 4个长短不一的DNA序列 :80 6bp、 2 190bp、 3 0 76bp和 2 2 0 6bp ,它们均包括有CYP6N3全长cDNA5′ 非翻译区序列及氨基端开头 10个氨基酸的编码序列 ;在其ATG上游序列中均存在有若干个典型的TATA盒、Barbie盒和 或CCAAT盒、抗氧化剂反应元件或外源化合物反应元件。表明本实验已成功地获得了白纹伊蚊溴氰菊酯抗性株CYP6N3基因 4个上游启动子区序列 ,并分析、讨论了它们在蚊虫中细胞色素P45

棉铃虫中肠P450 CYP6B6基因5′上游序列的克隆及序列分析

已证实2-十三烷酮等植物次生物质的胁迫会诱导棉铃虫(Helicoverpa armigera)CYP6B6基因的过量表达[1]。为探明棉铃虫P450 CYP6B6基因的表达调控机制,根据棉铃虫中肠P450 CYP6B6基因cDNA序列(GenBank登录号:AY950636),运用基因组步移的方法获得其5′上游区的序列,用启动子区的分析软件进行比对分析,结果得到棉铃虫P450 CYP6B6基因5′上游区域1 333 bp的基因片段。分别运用NNPP v.2.2和TRANSFAC v.6.0预测转录起始位点及分析了转录因子结合位点,结果显示,该序列不仅包括TATA盒等这一类核心结构序列,还含有多个转录因子的结合位点,如GATA-1、Dfd、C/EBP、HSF、cytR和AhR(芳香烃受体化合物应答元件)等。该结果为深入研究棉铃虫P450 CYP6B6的表达调控机制及其参与杀虫剂抗性的研究奠定分子基础。

白纹伊蚊细胞色素P450 CYP6N亚家族新成员5’-及3’-非翻译区序列功能分析

目的 获得白纹伊蚊细胞色素P45 0CYP6N亚家族新成员 5’ -及 3’ -非翻译区 (untranslatedregion ,UTR)核苷酸序列 ,并进行功能分析。方法 以本文作者已获得的白纹伊蚊溴氰菊酯抗性株一新的细胞色素P45 0CYP6基因cDNA片段 ,设计 1对特异性引物 ,以反向引物 ,进行 5’ -cDNA末端快速扩增 (rapidamplificationofcDNAends ,RACE) ,以正向引物进行 3’ -RACE。然后分别进行克隆、测序和鉴定 ,以获得 5’ -UTR和 3’ -UTR ,并运用PC/GENE软件分析其功能。结果 获得CYP6N亚家族中两个新成员 5’ -UTR及 3’ -UTR ;其结构特征包括 :两个新成员前导序列均为 46个核苷酸 ;起始密码子ATG两侧核苷酸 - 3位是A、+ 4位是T ;5’ -UTR区域无稳定性的发卡结构 ;终止密码子在CYP6N3为TAA、在CYP6N4为TAG ,紧挨其 3’端核苷酸分别为A和G ,翻译产物羧基端均为亮氨酸。结论 成功地获得了白纹伊蚊细胞色素P45 0CYP6N亚家族两个新成员 5’ -及 3’ -非翻译区序列 ,进一步分析表明该两个新成员均能进行有效翻译 ,昆虫细胞色素P45 0基因翻译起始调控与翻译终止调控有部分类似于脊椎动物mRNA的翻译调控 ,但具有多态性的特点。

白纹伊蚊细胞色素P450 CYP6N3基因的原核表达及鉴定

目的 对白纹伊蚊细胞色素P4 5 0CYP6N3基因进行原核表达 ,以获得高效表达蛋白。方法 根据CYP6N3基因的全长cRNA为模板进行RT -PCR。产物经T -A克隆测序鉴定后 ,亚克隆入原核融合表达载体 pGEX - 4T - 1(含有编码 2 6KDaGST的基因序列 )中 ,在大肠杆菌BL2 1(DE3)中进行原核表达。将细菌总蛋白进行SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳分析 ,通过Westernblot分析鉴定目的蛋白的位置 ,并运用核酸蛋白分析仪扫描凝胶以确定表达产物的含量。结果 获得了高效表达的融合蛋白GST -CYP6N3,表达量占菌体总蛋白的 37 4 9%。结论 本实验成功地异源表达了白纹伊蚊CYP6N3基因 ,为体外重建细胞色素P4 5 0CYP6N3单加氧酶系 。

新疆一支蒿提取物诱导棉铃虫解毒酶P450 CYP6B6的表达规律

旨在利用实时荧光定量PCR和Western blot分别研究新疆一枝蒿提取物黄酮及萜类对棉铃虫P450 CYP6B6在mRNA水平和蛋白水平上表达的影响。实时荧光定量PCR结果表明,P450 CYP6B6在mRNA水平的表达量受到诱导。时间效应为P450 CYP6B6在处理的12 h时能够被黄酮和萜类提取物显著诱导表达,并且在24 h时表达受到抑制;浓度效应为处理24 h时,黄酮和萜类提取物浓度分别为20 mg/100 g和1 mg/100 g时显著诱导P450 CYP6B6的表达,并且在40 mg/100 g和2 mg/100 g时抑制P450 CYP6B6的表达;Western blot检测结果表明,萜类和黄酮在时间和浓度效应上都能显著诱导P450 CYP6B6蛋白表达,并且蛋白水平在时间与浓度效应中的表达趋势与mRNA水平相似。

粘虫CYP6AE88和CYP332A1基因的鉴定和生物信息学分析

鉴定粘虫Mythimna separata CYP450家族基因,分析其序列特征并推测可能的功能,为研究粘虫杀虫剂抗性分子机制提供理论依据。以棉铃虫Helicoverpa armigera CYP6AE20v2和CYP332A1作为询问序列,通过双向Blast方法分别检索粘虫转录组中CYP6AE和CYP332AcDNA序列,通过生物信息学的方法预测基因所编码的蛋白质序列的理化性质、疏水性、跨膜区、结构域、3D结构等以及可能的功能,并采用最大似然法（Maximum Likelihood,ML）分析夜蛾科代表物种的CYP6AE和CYP332A亚家族序列的系统发育关系。从粘虫转录组测序数据中鉴定出CYP6AE和CYP332A两个亚家族的基因,分别命名为CYP6AE88（GenBank登录号：KU145393）和CYP332A1（GenBank登录号：KU145394）。cDNA序列分析显示,CYP6AE88和CYP332A1的全长分别为1 713bp和1 815bp,分别编码509和503个氨基酸。蛋白质序列基本性质分析显示：CYP6AE88蛋白理论相对分子质量为58.9kD,等电点是7.95;CYP332A1蛋白理论相对分子质量为58.4kD,等电点是8.03。CYP6AE88和CYP332A1分别在5-22位和5-23位氨基酸之间有一个典型的疏水性区域;分别在2~21位和2~24位氨基酸之间形成一个典型的跨膜区。两个蛋白均不存在信号肽,亚细胞定位均为细胞质。蛋白质结构域分析分析显示：两个蛋白均含P450特有的5个特征序列,并且含有多个酶结合位点。3D结构分析显示,CYP6AE88含有α螺旋的数目是18条和β折叠数目是9股,CYP332A1含有α螺旋的数目是19条和β折叠10股。CYP6AE的系统发育分析显示：粘虫CYP6AE88与（草地贪夜蛾CYP6AE43＋海灰翅夜蛾CYP6AE49）聚为一支（BP=72%）,然后再与棉铃虫CYP6AE20v2/50/19形成单系（BP=100%）;CYP332A的聚类分析显示：粘虫CYP332A1与棉铃虫CYP332A1聚为一支,bootstrap值为100%。研究结果为进一步研究粘虫CYP6AE88和CYP332A1基因杀虫剂抗性分子机制奠定了基础。

棉铃虫细胞色素P450CYP6B6基因启动子的活性分析

在昆虫细胞色素P450s超家族中,CYP6家族基因与杀虫剂抗性关系最为密切,其中CYP6B家族基因的表达在植物次生物质的代谢调节中发挥重要作用.为研究CYP6B6基因的表达调节机制,本文采用PCR的方法从棉铃虫中肠DNA序列中扩增了CYP6B6基因转录起始位点上游不同片段长度的5段序列,构建由其驱动的萤火虫荧光素酶基因报告质粒pGL3-CYP6B6-promoter,与内参载体pRL-TK同在脂质体的介导下转染昆虫Sf9细胞,体外分析该基因启动子的转录活性及与调控相关的因素.结果显示,5个报告质粒的荧光素酶相对活性分别是基本载体pGL3-Basic载体的0.95、1.95、1.21、1.17和1.01倍,其中p-791片段序列具有启动子活性,这段序列位于翻译起始位点上游400bp之间,生物信息学分析显示,该区间具有TATA box、CAAT box、CBFα、C/EBP等基本元件和AhR等异源物质响应的重要元件结合序列,暗示该序列可能具有与转录调控相关的元件,这为研究CYP6B6的调控机制奠定了基础.