家蚕保幼激素结合蛋白Bmtol基因的克隆及功能分析

家蚕头部是一个神经中枢和感受的器官,其头部含有触角和感觉毛,感受外界的信号,并将外界信号传送到大脑进行反应。保幼激素主要是由咽侧体合成和分泌的,而保幼激素结合蛋白是保幼激素转运和发挥功能的载体,在昆虫体内具有极其重要的功能。文中通过Silk DB和NCBI数据库筛选并鉴定到一个新的具有保幼激素结合蛋白家族保守结构的蛋白Bm TOL,其编码基因编号为BGIBMGA003404(Gen Bank登录号:KY681053)。利用原核表达系统成功表达了该蛋白,通过Ni-NTA亲和层析的方法获得了Bm TOL的重组蛋白并制备了多克隆抗体。组织表达分析发现无论是转录水平还是蛋白水平Bm TOL在头部都是高量表达,且Bmtol基因在起蚕时表达量较高,在5龄和蛹期表达量较低,而在化蛾后表达量又开始上调。免疫组化结果显示Bm TOL蛋白定位在头部的皮层、触角和脑中,推测其可能与头部信息传递有关,为家蚕的生长发育和行为调控提供重要的信息来源。

家蚕保幼激素结合蛋白Bmtol基因的克隆及表达分析

目的:克隆获得家蚕(Bombyx mori)Bmtol基因序列,并对其蛋白结构进行预测,分析其在组织和JHA处理后头部的表达差异,为该基因的功能研究提供参考。方法:以家蚕的全组织c DNA为模板利用RT-PCR技术扩增和克隆获得Bmtol基因c DNA全长序列,并提交至Gen Bank数据库;利用多种生物信息学软件预测分析其编码蛋白的理化特性和结构特征;采用MREGA5.0软件中的邻接法(neighbor-joining,NJ)构建Bm TOL及其它昆虫同源TO的进化树;通过q PCR技术分析Bmtol基因在5龄3天家蚕不同组织的表达情况,及JHA处理5龄蚕后在0 h、24 h、48 h、72 h和96 h家蚕头部的表达情况。结果:克隆获得了家蚕Bmtol基因的c DNA序列(Gen Bank登录号KY681053),Bmtol基因的开放阅读框(ORF)长度为759 bp,编码252个氨基酸,预测其蛋白分子量为27.72k Da,理论等电点为6.16,有信号肽,无跨膜结构,且第25~251位氨基酸之间存在一个保幼激素结合蛋白家族JHBP保守结构域;N端为疏水区域,可能与保幼激素结合蛋白的核心部位有关。亚细胞定位分析表明,Bm TOL属于分泌型蛋白,主要集中在内质网-高尔基体-质膜分泌途径上。Bm TOL蛋白具有3个α螺旋,第34位的Cys和第44位Cys形成一个二硫键链接在α1螺旋和N末端,构成Bm TOL蛋白与配体结合的核心部位。序列比对结果显示,家蚕Bm TOL序列与其他昆虫TO的氨基酸序列一致性差别较大。家蚕Bm TOL与果蝇Dm TO的相似性为25.10%,与烟草天蛾的相似性为19.69%,与冈比亚按蚊的相似性为25.78%,与埃及伊蚊的相似性为23.53%,与黑花蝇的相似性为28.17%,与意大利蜜蜂的相似性为23.05%,与苹浅褐卷蛾的相似性为21.18%。系统进化树分析表明,所有选用昆虫TO形成两个大的分支:苹浅褐卷蛾Ep TO1、烟草天蛾Ms TO、意大利蜜蜂Am TOL、果蝇Dm TO和黑花蝇Pr TOL聚为一个分支,埃及伊蚊Aa TO、冈比亚按蚊Ag TOL-2和家蚕Bm TOL聚为另一大分支。q PCR结果显示,Bmtol基因在家蚕头部、表皮和精巢有较高表达,其他组织表达量很低或没有。在JHA处理的5龄家蚕的头部,Bmtol基因在处理后0 h、24 h、48 h、72 h和96 h的表达量差异不明显。结论:Bm TOL蛋白属于JHBP家族,具有JHBP家族的典型结构;组织表达谱和JHA处理结果暗示,Bm TOL属保幼激素结合蛋白(JHBP),在家蚕中除保幼激素结合之外还参与其他多种生理功能。