柞蚕蛹解除滞育过程中海藻糖合成酶基因的表达变化

【目的】克隆柞蚕Antheraea pernyi海藻糖合成酶(trehalose-6-phosphate synthase,TPS)基因,并对其进行组织表达分析,探讨该基因在柞蚕滞育蛹解除滞育过程中的表达规律,为阐明柞蚕滞育期间碳水化合物代谢规律与蛹滞育解除的关系提供数据支持。【方法】利用PCR及3'RACE技术从柞蚕幼虫脂肪体组织中克隆得到TPS基因,并进行生物信息学分析;RT-PCR检测该基因在柞蚕幼虫各组织中的表达分布,进一步采用Real-time PCR分析柞蚕滞育蛹解除滞育过程中该基因在脂肪体组织和血淋巴中的表达量变化。【结果】克隆获得柞蚕海藻糖合成酶基因并命名为ApTPS。其开放阅读框长2 487 bp,编码828个氨基酸,蛋白预测分子量为93.19 k D,等电点(p I)4.61;无信号肽,无跨膜区。蛋白质亚细胞定位预测该蛋白定位于细胞质中;蛋白质结构域分析表明,ApTPS有两个保守功能区:TPS(第22-497位氨基酸)和TPP(第532-772位氨基酸)。组织特异性分析表明,ApTPS基因在柞蚕幼虫脂肪体中表达量最高;柞蚕解除滞育过程中,ApTPS在脂肪体和血淋巴中的表达量均有所升高,且显著高于对照组(P<0.05),但血淋巴中表达量的升高滞后于脂肪体。【结论】结果提示ApTPS参与了柞蚕蛹滞育中碳水化合物代谢调控并在其中发挥重要作用,与柞蚕蛹滞育解除关系密切。

柞蚕NPV转移载体组建及外源基因在Sf9细胞、柞蚕卵巢原代细胞和蛹体中的表达

根据对载有ApNPV核多角体蛋白基因的片段的酶谱和核苷酸序列分析结果,采用人工合成寡核苷酸引物引导的点突变方法,去掉了该基因的起始密码子(ATG突变为ATT),经系列克隆组建了pApM740转移载体,其外源基因插入位点为nt+141(BamHI)。系用多聚酶链反应(Polymerase Chain Rea-ction简称PCR)技术,分别将nt+2～+140,nt+9～+140、和nt+37～+140切掉,组建了pApM740、741、748和736转移载体,其外源基因克隆位点分别为nt+1、+8和+36(均为BamHI切点)。将IL-4、DE基因分别克隆到pApM740、741、748和736载体中,并进行了转染表达实验:(1)将载有DE基因的上述四种载体质粒DNA分别与AcNPV_(WT)DNA共转染Sf9细胞、经免疫抗体荧光检测,供试4个载体所载DE基因均得到表达;(2)将pApM741-IL_4和pApM748-IL_4重组载体质粒DNA分别与ApNPV_(WT)DNA共转染柞蚕卵巢原代细胞,待多角体出现后,用PCR法检测病毒基因,证实IL-4基因已整合到ApNPV DNA基因组中;(3)将pApM748-DE重组载体质粒DNA与ApNPV _(WT)DNA共转染柞蚕蛹获得成功。对病蛹病毒DNA进行PCR检测,证实DE基因已整合到病毒基因组中;取病蛹体液,用免疫沉淀及Western blotting方法检测DE蛋白,证实DE蛋白确已被表达。

柞蚕核型多角体病毒载体在培养细胞和休眠蛹中的基因表达效果

柞蚕核型多角体病毒(AnpeNPV)作为基因表达载体在柞蚕培养细胞(AnPe细胞)和柞蚕蛹中已经成功地表达出了外来基因,并生产出了大量蛋白质。比较了AnpeNPV与苜蓿尺蠖核型多角体病毒(AcMNPV)、家蚕核型多角体病毒(BmNPV)和美国白蛾核型多角体病毒(HycuNPV)基因表达载体在培养细胞和昆虫活体组织内的β-半乳糖苷酶基因表达效果。结果显示,5×105个细胞中β-半乳糖苷酶的最高酶活性分别是AnpeNPV在AnPe细胞为40.9units/ml(TC-100培养液,FBS10%)和59.9units/ml(SF-900Ⅱ培养液),AcMNPV在Sf9细胞为72.4units/ml(TC-100,FBS10%)和66.4units/ml(SF-900Ⅱ)、在High5细胞为326units/ml(EX-CELL405培养液),BmNPV在Bm4细胞为15.1units/ml(TC-100,FBS10%),HycuNPV在SpIm细胞为68.6units/ml(SF-900Ⅱ)。活体组织内β-半乳糖苷酶的最高酶活性分别是柞蚕雌蛹为14.3units/g、雄蛹为11.7units/g,家蚕幼虫是10.1units/g。实验证明AnpeNPV/AnPe的外来基因表达水平与AcMNPV/Sf9和HycuNPV/SpIm相似、比BmNPV/Bm4高、不及AcMNPV/High5;AnpeNPV/柞蚕蛹,其雌蛹比BmNPV/家蚕5龄幼虫的外来基因表达效果好、雄蛹与之无明显差异,说明AnpeNPV基因表达载体无论是在培养细胞还是昆虫活体组织中均可与其他NPV基因表达载体相媲美。柞蚕蛹由于可以机械化、大规模地操作,对于大量生产蛋白质具有更好的应用前景。

柞蚕孵化酶样基因的全长cDNA克隆及表达特征分析

孵化酶是后生动物卵孵化过程中起关键作用的一类蛋白酶。基于生物信息学和RACE方法,从柞蚕胚胎中克隆了一个998 bp的孵化酶样基因全长cDNA,命名为ApHEL(GenBank登录号:JN205047)。ApHEL由15 bp 5'-UTR,98 bp 3'-UTR和885 bp ORF组成。ORF编码294个氨基酸残基,预测蛋白分子质量为33.51 kD,等电点为5.50。在ApHEL N-端存在16个氨基酸的信号肽。ApHEL蛋白酶功能区中含有锌结合序列(HEWMHILGFLHMQSTHNR)和Met-转角基序(YDYVSCLHY)等孵化酶保守功能区域。ApHEL与其他物种孵化酶氨基酸序列的相似度为30.0%～85.0%。基于孵化酶氨基酸序列的进化分析表明,柞蚕、家蚕、库蚊和果蝇聚为一类,亲缘关系较近。ApHEL在早期胚胎中没有转录,至催青第6天开始转录并维持较低水平,在催青第9天剧增至最高值直至孵化,显示ApHEL在柞蚕卵孵化过程中起重要作用。ApHEL在5龄期幼虫的中肠组织中特异性表达,暗示ApHEL可能还有其他生物学功能。

柞蚕核型多角体病毒基因表达载体系统的构建与基因表达

柞蚕是一种主要分布在我国东北部山区、野外饲养的经济昆虫,以蛹滞育越冬,其蚕蛹具有个大、容易固定、保存时间长、无须饲养、容易运输等优点。利用柞蚕蛹作为生物反应器生产外来蛋白质,可以进行大规模机械化生产,并可减少操作上的烦琐和劳动力。以柞蚕核型多角体病毒(AnpeNPV)作为基因表达载体,在柞蚕培养细胞(AnPe细胞)和柞蚕蛹中成功地表达了β-半乳糖苷酶基因(LacZ),并利用AnPe细胞筛选、获得了纯化AnpeLacZ重组病毒。该重组病毒在TC-100(含10%FBS)培养的AnPe细胞中,感染后第12天β-半乳糖苷酶达到最高,酶活性为40.9units/ml,在SF-900Ⅱ培养的AnPe细胞中,感染后第18天β-半乳糖苷酶达到最高,酶活性为59.9units/ml,后者表达量稍高,但时间滞后。AnpeLacZ在5℃保存了7个月的柞蚕蛹中,感染后第15天酶活性达到最高,雌蛹为14.3units/g,雄蛹为11.7units/g,雌蛹比雄蛹略高。结果显示,柞蚕核型多角体病毒和柞蚕蛹可以作为一个可以机械化大规模生产的新型杆状病毒基因表达载体系统开发和利用。

转柞蚕抗菌肽D基因辣椒的目的基因及表达产物检测

应用现代生物技术,从核酸和蛋白质水平对转柞蚕抗菌肽D基因辣椒第4代的目的基因进行了检测。发现所分离的柞蚕抗菌肽D基因与原设计的序列一样;辣椒组织中也含有抑菌物质,经与天然抗菌肽D对比,表明抗菌肽D基因得到了表达。

柞蚕抗菌肽A基因的克隆和表达

注射大肠杆菌E .coliK12 D31诱导的柞蚕滞育蛹在 2 5℃温育条件下 ,蛹体血淋巴可产生一系列的抗菌物质以抵御外源病菌的入侵 .本研究以脂肪体为材料 ,诱导后提取组织总RNA ,纯化mRNA并用AMV逆转录酶合成cDNA .设计并合成抗菌肽A基因 (cecA)的引物 ,通过PCR法扩增获得柞蚕抗菌肽基因 ,克隆至pBluescriptM13(+)质粒 ,获得相对分子质量 5 .9× 10 4 的融合蛋白表达产物 ,序列分析表明柞蚕抗菌肽A基因及其编码的氨基酸和天蚕具有一定的同源性 .

柞蚕铜锌超氧化物歧化酶基因的克隆与表达分析

超氧化物歧化酶(SOD)是生物体内的重要保护性酶类。采用RT-PCR方法克隆了柞蚕(Antheraea pernyi)铜锌超氧化物歧化酶(Cu/Zn-SOD)基因的ORF序列。生物信息学分析表明,该序列共编码154个氨基酸,具有Cu/Zn-SOD的保守性结构特征,与家蚕(Bombyxmori)、美国白蛾(Hyphantria cunea)、野桑蚕(Bombyx mandarina)以及果蝇(Drosophila melanogaster)Cu/Zn-SOD基因的同源性分别是81.5%、81.7%、81.5%、66.7%。柞蚕蛹经紫外线照射处理后用半定量PCR方法检测,发现照射不同时间脂肪体内Cu/Zn-SOD基因的转录水平存在差异,在照射5 min后开始增加,至10 min时为转录高峰,15 min时又呈下降趋势。

利用柞蚕核型多角体病毒表达载体系统在柞蚕蛹中表达增强型绿色荧光蛋白

为了探讨外源蛋白在柞蚕蛹-柞蚕核型多角体病毒(ApNPV)表达系统的表达水平和稳定性,将增强型绿色荧光蛋白(EGFP)基因克隆到柞蚕核型多角体病毒转移表达载体pApM748BE中,获得重组质粒DNA,与ApNPV DNA共转染樗蚕(Phi-losamia cynthiam)培养细胞Pc-01后,用末端稀释法筛选获得重组病毒ApNPV-Δph/egfp+。将该重组病毒感染柞蚕蛹,采用SDS-PAGE和Western blot方法检测EGFP在柞蚕蛹中的表达,结果显示:在柞蚕蛹感染重组病毒ApNPV-Δph/egfp+后6 d,EG-FP就有明显的表达;感染后12～18 d,蛹体液中的EGFP含量保持较高水平,以EGFP标准样品定量分析EGFP在柞蚕蛹体液中的表达水平高于1 mg/mL;感染后30～39 d仍可以检测到蛹体液中EGFP的表达,而且蛋白稳定。研究结果表明,利用柞蚕核型多角体病毒作表达载体,可在柞蚕蛹中高效稳定地表达EGFP,并且EGFP在雌雄蛹间的表达水平无明显差异。

2个柞蚕诱导型HSP70基因的克隆及热应激表达特征

研究柞蚕热休克蛋白基因在高温胁迫下的表达变化,有助于从分子水平解析柞蚕对高温的应激反应机制。采用RTPCR技术从柞蚕蛹脂肪体组织中克隆了2个热休克蛋白70基因Ap HSP70-1(Gen Bank登录号:KR821069)、Ap HSP70-2(GenBank登录号:KT225460),2个基因的开放阅读框(ORF)均为1 905 bp,编码634个氨基酸,蛋白质具有细胞质特征基序,推测为诱导型热休克蛋白,其序列N端为高度保守的ATPase功能域,C端为多肽结合功能域,是差异位点的主要分布区域。Ap HSP70-1和Ap HSP70-2蛋白之间的序列相似度为86.91%,二者与Ap HSC70蛋白序列的相似度分别为71.82%和70.14%。半定量RT-PCR检测显示,高温(43℃)诱导后柞蚕蛹脂肪体组织中Ap HSP70-1、Ap HSP70-2基因的表达量明显升高,而Ap HSC70基因的表达量变化不大;相对于Ap HSP70-2,正常环境下Ap HSP70-1在柞蚕蛹各组织中几乎不表达,但热激后被诱导表达。qRT-PCR检测高温(43℃)诱导处理后柞蚕蛹脂肪体组织中的Ap HSP70-2表达量上调了6.32倍,Ap HSP70-1的表达量上调了4.18倍。推测克隆的2个Ap HSP70基因在柞蚕应对热激胁迫的反应中发挥重要作用。

不同微生物诱导柞蚕溶菌酶基因的表达分析

溶菌酶是昆虫体液免疫的重要抗菌蛋白质,在昆虫抵御外源物质入侵过程中发挥重要作用。以柞蚕蛹为材料,采用大肠杆菌(Escherichia coli)、蛹虫草菌(Cordyceps militaris)、柞蚕微孢子虫(Nosema pernyi)及无菌水为诱导源,测定不同外源物质诱导柞蚕蛹血淋巴对溶壁微球菌(Micrococcus lysodeikticus)的抑制活性,并根据柞蚕溶菌酶基因(GenBank登录号:DQ353869)设计引物,利用荧光定量PCR技术分析不同外源物质诱导柞蚕蛹血淋巴中溶菌酶基因的表达变化。4个诱导处理组的柞蚕蛹血淋巴均可以产生抑菌活性,但抑菌效果具有显著差异:诱导后72 h柞蚕蛹血淋巴产生明显抑菌效应,抑菌圈直径由小到大依次为无菌水处理组、蛹虫草菌处理组、柞蚕微孢子虫处理组、大肠杆菌处理组,且雌蛹血淋巴的抑菌活性较强。4个诱导处理组柞蚕蛹血淋巴中溶菌酶基因的表达量在诱导后4～8 h内迅速上调,雌蛹和雄蛹中的表达量分别在诱导后24h、8～12 h达到最大,其中,大肠杆菌诱导溶菌酶基因表达上调迅速,但持续时间短,而蛹虫草菌和柞蚕微孢子虫诱导溶菌酶基因的表达量高。研究结果说明柞蚕的免疫应答时间和免疫相关基因的表达水平因诱导源而不同,雌雄个体之间也有差异。

柞蚕蛹及胚胎发育中几种同工酶基因的表达研究

本文通过聚丙烯酰胺凝胶电泳法研究了柞蚕蛹及胚胎发育过程中酯酶、苹果酸脱氢酶、乳酸脱氢酶和超氧化物歧化酶等几种同工酶的表达模式。结果表明，苹果酸脱氨酶和超氧化物歧化酶在蛹脂肪体、血淋巴、卵母细胞以及胚胎发育中均表达；乳酸脱氢酶只在蛹脂肪体中测到，而在血淋巴和卵母细胞中没有测到，但在胚胎发育晚期获表达；酯酶在脂肪体中获强表达，但在血淋巴和卵母细胞中表达很弱，在胚胎发育过程中仅在晚期得到较充分表达。胚胎发育中未检测到胆碱酯酶，与抗性有关的羧酸酯酶、过氧化物酶和过氧化氢酶在蛹血淋巴、脂肪体及胚胎发育中均未检测到。该研究提供了正常生理状态下柞蚕蛹及胚胎发育过程中几种同工酶基因表达的一般模式，为研究鳞翅目昆虫同工酶积累了资料。

柞蚕核糖体蛋白基因S3a的克隆及表达分析

核糖体蛋白在蛋白质的生物合成、细胞的代谢与凋亡、机体免疫、信号转导等方面有重要作用。采用RT-PCR方法克隆了柞蚕(Antheraea pernyi)核糖体蛋白基因S3a的开放阅读框(ORF),ORF序列长795bp,编码264个氨基酸。序列比对表明,柞蚕S3a蛋白与其它10个物种S3a蛋白的相似性介于72%～99%之间,其中与柳蚕(Actias selene)S3a蛋白的相似性最高。用RT-PCR方法分析该基因在柞蚕幼虫组织中的表达情况,结果显示柞蚕S3a基因在柞蚕幼虫的血液、中肠、丝腺和脂肪体组织中均有表达,且转录水平无显著差异。SDS-PAGE和Westernblotting检测显示柞蚕S3a基因在大肠杆菌中获得了正确表达。

柞蚕真菌蛋白酶抑制剂基因CP8的克隆与表达分析

蛋白酶抑制剂在昆虫免疫中发挥着重要的作用。首次克隆获得了一个柞蚕真菌蛋白酶抑制剂基因ApCP8的开放阅读框(ORF)序列。该基因的ORF序列全长318 bp,编码了一个由106个氨基酸组成的蛋白(包括19个氨基酸的信号肽)。预测蛋白的等电点和分子量大小分别为9.05和11.3 kD。序列分析和进化树构建结果表明,ApCP8与已知的几种昆虫相应蛋白具有很高的同源性,且与印度柞蚕的CP8聚在同一进化分支上。实时荧光定量PCR(RT-qPCR)结果表明,ApCP8主要在柞蚕脂肪体中高表达;且ApCP8在被白僵菌诱导的初期高表达,推测其可能参与了柞蚕抗真菌的免疫反应。同时,利用pET-32a(+)载体对ApCP8进行了原核表达,并对重组表达蛋白进行了纯化和抗体制备。本研究将为进一步探索ApCP8的抗真菌功能奠定前期基础。

报告基因在柞蚕幼虫体内表达的研究

利用柞蚕核型多角体病毒(AntheraeapernyiNuclearPolyhedrosisVirus,ApNPV)作为载体研究了报告基因(β-半乳糖苷酶基因)在柞蚕幼虫体内的表达。结果表明 :重组ApNPV能够使柞蚕幼虫产生典型的脓病病症 ,但不形成多角体。柞蚕核型多角体病毒作为表达载体能够使β-半乳糖苷酶基因在柞蚕幼虫体内得到高效表达。雌性幼虫个体的表达量为2.4×107u,雄性幼虫个体的表达量为1.8×107U;雌性个体较雄性个体在表达时相上早96h;对于同一个体 ,组织细胞中β-半乳糖苷酶的含量较血淋巴上清液中β-半乳糖苷酶的含量高。SDS-PAGE结果显示,所表达的β-半乳糖苷酶分子量为116kD。

柞蚕核型多角体病毒侵染对不同柞蚕品种幼虫中肠SOD及CAT基因表达的影响

柞蚕核型多角体病毒(ApNPV)是柞蚕血液型脓病的病原物,柞蚕血液型脓病严重影响柞蚕产量,是制约柞蚕产业经济效益增长的主要因素之一。为探究病原物侵染后柞蚕的抗逆机制,分别对4个柞蚕品种(辽蚕527、辽蚕582、抗大、9906)的幼虫添食ApNPV,分析侵染后12 h、24 h、36 h、48 h、60 h、72 h抗氧化酶基因ApSOD和ApCAT mRNA相对表达量的变化趋势。结果显示,4个柞蚕品种的幼虫中肠ApSOD基因相对表达量在感染ApNPV后24 h开始上调,36 h达到最高值,随后下调;ApCAT基因的相对表达量在感染后12 h开始上调,在24~36 h达到峰值,随后迅速下降。2个基因相对表达量总体呈现先上升后下降的变化趋势,且4个品种的处理组在侵染前期相对表达量显著高于对照组,而后期显著低于对照组。研究结果可为探究柞蚕对ApNPV感染的生化响应机制提供理论依据。

利用柞蚕幼虫繁殖rApNPV的研究初报

利用重组柞蚕核型多角体病毒(RecombinantAntheraeapernyiNuclearPolyhedrosisVirus,rApNPV) ,研究了无包涵体重组病毒(含β-半乳糖苷酶基因)在柞蚕幼虫体内的繁殖情况。结果表明 :无包涵体的重组病毒能够在柞蚕幼虫体内正常繁殖并引起继发感染 ,经柞蚕幼虫繁殖的重组病毒粒子能够完成对柞蚕幼虫的再次创伤感染。重组病毒所携带的β-半乳糖苷酶基因经柞蚕幼虫繁殖后仍能在柞蚕幼虫体内获得高效表达 ,表达量达到经培养细胞繁殖的重组病毒在柞蚕幼虫体内的表达水平 ,说明在利用杆状病毒批量表达外源蛋白时 。

柞蚕核型多角体病毒ptp-2基因克隆及表达

为研究柞蚕核型多角体病毒(Antheraea pernyi nucleopolyhedrovirus,ApNPV)ptp-2基因特性,根据ApNPV PstⅠ-C片段核酸序列,设计引物克隆了ApNPV ptp-2基因;将ptp-2基因亚克隆至原核表达载体pQE-30,构建重组质粒pQE-ptp-2,并在大肠杆菌M15中进行诱导表达,表达量达菌体总蛋白的38.7%,经His标签杂交鉴定证明表达产物为His融合蛋白.以原核表达的His-PTP-2蛋白作为抗原,制作兔多克隆抗血清,Western blot分析表明PTP-2蛋白不参与ApNPV包涵体的结构组成.

蜕皮激素受体和超气门蛋白基因在柞蚕发育过程及激素诱导后的表达模式

昆虫蜕皮激素受体和超气门蛋白形成的异源二聚体介导蜕皮激素信号,起始包括转录因子表达在内的蜕皮级联反应,从而使昆虫进入蜕皮和变态等生命过程。克隆了柞蚕的2个蜕皮激素受体相关基因,命名为Ap EcRB1(Gen Bank登录号:KY411159)和Ap USP1(Gen Bank登录号:KY411160)。2个基因的ORF序列全长分别为1 758 bp、1 401 bp,编码585个、466个氨基酸。半定量RT-PCR检测这2个基因除在柞蚕幼虫血淋巴中不表达之外,在其他组织中均有表达,在丝腺和脂肪体中的表达量较高。实时荧光定量PCR(qRT-PCR)分析2个基因在幼虫蜕皮前及化蛹前后呈现大幅度上调表达的规律。注射20-羟基蜕皮甾酮(20E)诱导启动滞育蛹的发育,结果诱导组的滞育蛹经过17 d羽化,比对照组滞育蛹提早羽化。滞育蛹中2个基因的表达量在注射20E后均明显下降,其中Ap EcRB1在蛹发育后期的12 d内一直处于较低水平,但羽化前期其表达量急剧上升,蛹发育16 d(羽化前1 d)达到最高;Ap USP1基因的表达量从注射后8 d开始升高,至16 d时达到最高。以上研究结果丰富了柞蚕变态发育过程中蜕皮激素调控作用的分子信息。

柞蚕丝氨酸蛋白酶基因ApSP13的克隆及序列与表达分析

丝氨酸蛋白酶在昆虫的多种生理生化过程中起重要作用。为了解柞蚕体内丝氨酸蛋白酶的分子特性及功能,克隆得到一个编码柞蚕丝氨酸蛋白酶基因的cDNA序列,命名为ApSP13(GenBank登录号:KF039687)。该基因的开放阅读框(ORF)长855 bp,编码284个氨基酸,蛋白质分子质量为29.59 kD,等电点(pI)为9.37。ApSP13的信号肽序列包含16个氨基酸残基,具有组氨酸(His)、天冬氨酸(Asp)、丝氨酸(Ser)催化中心,在成熟蛋白质中由6个保守的半胱氨酸残基组成3对二硫键,对维持蛋白质的三级结构起重要作用。将ApSP13氨基酸序列与其它昆虫的同源序列进行比对,结果与蓓带夜蛾(Mamestra configurata)的同源氨基酸序列相似度最高,达到67%。半定量RT-PCR检测表明,ApSP13在柞蚕4个发育阶段和5龄4 d幼虫各组织中均有表达,其中在幼虫期及5龄幼虫脂肪体中的表达水平最高。推测ApSP13可能在柞蚕的免疫及蛋白质消化吸收过程中发挥作用。