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。

佩妃延腹小蜂属榕小蜂CYP6家族进化分析

采用PCR方法获得了佩妃延腹小蜂属Philotrypesis榕小蜂9条CYP6基因片段:CYP6CK1,CYP6AQ2,CYP6AQ3,CYP6AS20,CYP6AS21,CYP6AS22,CYP6AS23,CYP6AS24和CYP6AS25。这些基因序列都包含编码蛋白疏水螺旋区Ⅰ和血红素结合域的区域。使用MEGA4.0构建基因树,用PAML4.0检测选择压力。结果表明:榕小蜂的CYP6AS,CYP6AQ,CYP6CK基因亚家族的扩张可能是在自然选择下通过基因复制方式完成的。基于最大似然法的位点特异性模型对蛋白编码序列选择压力检测发现:榕小蜂CYP6AS亚家族的基因接受净化选择,在氨基酸序列上表现出较高的保守性。

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。

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。