栉孔扇贝C型凝集素基因的克隆与表达研究

C型凝集素作为凝集素家族中的主要成员之一,在识别外来微生物表面碳水化合物基团和激活体液中免疫因子等方面具有重要作用。本研究在EST分析的基础上采用锚定PCR方法克隆得到了该基因的全长cDNA。克隆得到的栉孔扇贝C型凝集素cDNA全长1038bp,编码区684bp,可以编码228个氨基酸。在该编码的氨基酸序列中发现了C型凝集素家族的特征模体和一个C型凝集素的结构域(C-type leetin domain,CTLD)。通过Clustalw和SMART分析在该序列中发现了形成二硫键的4个保守的半胱氨酸,与其他物种C型凝集素的二硫键结构非常相似。结合BLAST分析的结果,可以确认所获得的cDNA序列是栉孔扇贝C型凝集素的编码序列。用RT-PCR技术在鳗弧菌感染前后的血细胞中均可以检测到该基因的表达,但病原刺激前的表达水平相对较低,病原刺激后4h起表达开始升高,并在6h达到最高,随后逐渐开始下降,并于32h恢复到原来水平,该结果表明C型凝集素存在组成型和诱导型两种调控机制,在扇贝防御病原感染的过程中发挥重要作用。     

栉孔扇贝脂多糖葡聚糖结合蛋白(LGBP)基因的克隆及其特征分析

作为模式识别蛋白的脂多糖葡聚糖结合蛋白(Lipopolysaccharide and beta-1,3-glucan binding protein,LGBP)在无脊椎动物的免疫系统中发挥着重要作用。本研究以鳗弧菌作为病原感染栉孔扇贝,构建全个体cDNA的质粒文库,用T3引物对文库进行随机测序得到一个667bp的cDNA片段(编号：c1305ct320cn336),它与普通蚯蚓的体腔裂解因子前体基因、海胆的β-1,3-葡聚糖酶、非洲疟蚊的革兰氏阴性细菌结合蛋白等有同源性。用T7引物对该克隆测序得到其3’末端。通过SMART-RACE技术克隆得到该克隆的全长cDNA序列。栉孔扇贝LGBP基因由1850个核苷酸组成,它有一个poly A尾巴,编码一条440个氨基酸的多肽。该多肽的分子量估计为47159．076Da,等电点为5．095。推导的氨基酸序列与蓝虾、斑节对虾、海胆、非洲疟蚊、淡水螫虾、普通蚯蚓及普通红蚯蚓等无脊椎动物模式识别蛋白具有高度的同源性。经用Garnier法预测,栉孔扇贝LGBL的二级结构包含螺旋构象10％,折叠片构象17％,转角构象21％,无规则卷曲53％,各种构象所占比例与普通红蚯蚓的体腔裂解因子前体相近。     

斑马鱼ILF2基因的电子克隆分析

利用电子克隆方法,成功获得了ILF2基因在斑马鱼中的同源基因,为进一步研究斑马鱼ILF2基因功能奠定了基础.斑马鱼ILF2基因cDNA全长为1560bp,含有一个编码387个氨基酸的完整开放阅读框架.比较斑马鱼ILF2基因和人ILF2基因,显示两者编码氨基酸序列相似性为87%,核苷酸序列有72%相同.     

新型皱纹盘鲍防御素hd-def的cDNA序列分析、基因组克隆及表达研究

从构建的皱纹盘鲍肝肾cDNA文库中筛选到了鲍防御素基因EST.通过序列分析发现该基因的全长cDNA序列编码66个氨基酸残基,其前体由信号肽、前导肽和成熟肽组成.该前体的成熟肽含42个氨基酸(6个Cys),推测分子量为4323Da,等电点为8.02.氨基酸序列同源性分析表明,该多肽与昆虫防御素的相似性较高,最高可达70%.因成熟肽二级结构具有典型的昆虫防御素结构特征,该多肽应属于抗菌肽中的昆虫防御素亚家族,是一种新型抗菌肽,将其命名为鲍防御素hd-def.采用基因组步移法获得了全长4032bp的基因组序列.分析表明,该基因由3个内含子和4个外显子编码组成;3个内含子大小分别为497bp、2357bp和528bp,其中两个内含子存在于编码信号肽的序列中.用鳗弧菌和金黄色葡萄球菌刺激皱纹盘鲍,能诱导hd-def的表达.实验检测了5种组织,发现hd-def基因仅在肝胰腺中表达,具有明显的组织表达特异性;其表达属于诱导型表达,提示该基因可能参与皱纹盘鲍的抗细菌感染.     

海湾扇贝g型溶菌酶基因cDNA的克隆与分析

通过EST和锚定PCR技术,从海湾扇贝(Argopecten irradians)中克隆得到一种溶菌酶基因的全长cDNA(全长659bp,编码200个氨基酸)。BLASTx分析的结果显示,它和脊椎动物g型溶菌酶相似性较高,却不同于无脊椎动物中已发现的c型和i型溶菌酶。在其编码的氨基酸序列中发现了g型溶菌酶的活性中心(Glu82,Asp97,Asp108),同时6个保守的半胱氨酸也与鸟类和鱼类的g型溶菌酶相一致。结合BLASTX分析的结果,可以确认所获得的cDNA序列是一种在无脊椎动物中首次发现的g型溶菌酶的编码序列。采用Clustalw软件,对多种脊椎动物c型、g型溶菌酶和无脊椎动物c型、i型溶菌酶以及本研究发现的无脊椎动物g型溶菌酶进行了分析,结果发现,无脊椎动物c型、i型溶菌酶和脊椎动物c型溶菌酶同源性较高,而海湾扇贝g型溶菌酶和脊椎动物g型溶菌酶同源性较高。由此说明c型、g型溶菌酶从无脊椎到脊椎动物的进化是平行发生的,这对进一步研究溶菌酶及其分子进化具有重要意义。     

牙鲆抗菌肽hepcidin基因的克隆及表达分析

采用同源克隆的方法设计简并引物从牙鲆(Paralichthys olivaceus)肝脏中克隆了牙鲆hepcidin抗菌肽基因.牙鲆抗菌肽hepcidin基因组DNA全长821bp,序列分析表明该基因具有3个外显子和2个内含子.cDNA全长588bp,包含一个270bp的开放阅读框,编码一个长89氨基酸的前体肽.RT-PCR分析表明:该抗菌肽基因在正常牙鲆的肝脏、头肾、鳃、脾脏中表达量较高,在心脏、小肠中表达量较低;受到病原鳗弧菌感染的牙鲆各组织该基因表达量明显上升.牙鲆抗菌肽基因的克隆为水产养殖等领域的抗耐病品种的选育提供了基因源,为开发新的生物工程药物提供了基础理论和实验数据.     

温度刺激下栉孔扇贝不同组织热休克蛋白HSP70的表达研究

采用免疫印迹(Western blot)和流式细胞术(flow cytometry,FCM)方法,研究了热激栉孔扇贝不同组织内热休克蛋白70(heat shock protein70,HSP70)的表达变化。免疫印迹结果显示,HSP70的诱导表达有组织特异性,即热休克可以使扇贝鳃组织中HSP70的表达明显升高,但在肌柱、外套膜和性腺组织中,未检测到HSP70的表达。流式细胞术结果表明：在不同的季节,相同的热刺激对扇贝血淋巴中HSP70的诱导表达存在差异。高温刺激后,栉孔扇贝血淋巴细胞中HSP70的表达量逐渐升高,在诱导7h时达到最高。     

条斑紫菜锰超氧化物歧化酶基因克隆与序列分析

为研究紫菜抗逆抗病的分子机制,以本实验室建立的条斑紫菜表达序列标签(EST)和全长cDNA富集文库,结合PCR技术,克隆了条斑紫菜编码锰超氧化物歧化酶(Mn-SOD)的cDNA及基因组DNA全长序列,并进行了序列特性相关分析.研究结果表明:该基因cDNA序列全长为958个核苷酸,包含一个完整Mn-SOD基因的ORF,编码224个氨基酸和终止密码子;该基因在基因组中序列长度为1416bp,包含4个外显子和3个内含子,这既不同于高等植物的6个外显子和5个内含子,也不同于人的5个外显子和4个内含子;该基因编码区密码子的平均GC含量为60.9%,第三位密码子的GC含量高达84.9%;序列中包含4个与Mn2 的结合位点及一个保守的金属结合结构域,预测分子量为24469.09Da,等电点为5.99;条斑紫菜Mn-SOD与人的相关蛋白具有类似的空间结构,都有6个跨膜α螺旋结构域;由cDNA序列推导的氨基酸序列与莱茵衣藻相似性为57.7%,系统发生分析表明条斑紫菜Mn-SOD与绿藻莱茵衣藻和硅藻海链藻的亲缘关系较近.这是该基因在红藻门中的首次报道.     

花鲈肿瘤坏死因子基因及其在LPS和病毒刺激下表达的研究

采用同源克隆和锚定PCR技术，从花鲈(Lateolabrax Japonicus)中克隆到肿瘤坏死因子α(Tumor necrosis factorα，TNFα)cDNA的全序列。花鲈TNFα的cDNA全长990bp，3′非编码区域(UTR)为192bp，5′UTR为72bp，开放阅读框(ORF)为723bp，可编码241个氨基酸，分子量大约为26kDa。同源性分析表明该序列与其他鱼类甚至哺乳动物的TNFα基因具有很高的相似性，并含有TNF家族的签名序列(signature)。同时，利用RT—PCR技术，对不同刺激下该基因在鱼体内的表达情况进行了初步研究，发现TNFα基因在未受刺激鱼体的头肾和脾脏中有明显的表达。脂多糖(lipopolysaccharide，LPS)和虹彩病毒(Iridovirus)都可以诱导TNFα基因高水平的表达，但是在不同组织内的表达存在差异。LPS刺激后表达较强的组织是头肾和睥脏，而病毒感染后TNFα在盱脏中的表达较强。研究结果表明花鲈TNFα基因存在组成型和诱导型两种表达调控机制，在抵御病原感染过程中发挥重要作用。     

牙鲆T细胞抗原受体(TCR)β链同源cDNA的克隆

从牙鲆外周血淋巴细胞cDNA文库中克隆TCRβ1319bp同源cDNA序列并对其基因结构进行生物信息学分析。RT-PCR及其编码区为942bp，编码314个氨基酸，编码区包括V、D、J和C区4个基因片段。TCRVβ片段主要包括从2l—115位氨基酸残基的95个氨基酸序列，Jβ区与哺乳动物的Jβ区高度保守，在位于Vβ和Jβ之间的四区中没有发现8碱基保守序列(GGACAGGG），CDR3β氨基酸序列为GTRILYE。牙鲆TCRCβ片段共有179个氨基酸残基，缺失位于四细胞外区和临近区域的2个5—9氨基酸弹性区域。牙鲆TCRCβ片段的铰链区有6个氨基酸残基，缺少半胱氨酸位点，含Lys^271保守位点。经RT-PCR及检测，在脾、外周血和前肾中都发现TCRβ的表达，肌肉和肝中均未克隆到目的片段。     

半滑舌鳎促黄体激素基因克隆和表达分析及其血清浓度测定

利用RACE技术首次克隆了半滑舌鳎脑垂体中促黄体激素(LH)基因cDNA全长序列。该基因全长670 bp,开放阅读框为477 bp,编码158个氨基酸。与其他脊椎动物的LH成熟肽氨基酸序列同源性比较表明:半滑舌鳎LH与鲽形目和鲈形目同源性高58%～68%。另外,半滑舌鳎LH含有12个保守的半胱氨酸残基和1个N-糖基化位点(19～21 NQT)。实时荧光定量组织表达分析表明,LH mRNA在脑、垂体、卵巢等组织中表达,垂体中表达量最丰富,其他组织尤以脑、性腺表达量较高,推测半滑舌鳎LH可能具有广泛的垂体外生理功能;实时荧光定量PCR方法对繁殖周期雌性半滑舌鳎LH表达水平进行测定,结果表明,LH mRNA在Ⅱ～Ⅵ各繁殖周期的脑、垂体、卵巢3种组织都有表达,但表达水平有差异,在Ⅳ、V期表达量最丰富,说明LH主要促进卵母细胞最终成熟及排卵。利用125I标记的放射免疫测定(RIA)技术检测繁殖周期半滑舌鳎血清LH浓度,结果表明LH在V期含量最丰富,也说明LH主要促进卵母细胞最终成熟及排卵。     

栉孔扇贝血淋巴细胞HSP70表达变化的FCM法检测

建立了热激、冷激、细菌感染和水质恶化等逆境中栉孔扇贝血淋巴细胞HSP70表达变化的流式细胞术检测法。结果发现,该方法可灵敏检出上述条件下,血淋巴细胞中HSP70表达的增加。Duncan检验显示,热激条件下HSP70表达增加最为显著。     

单向锚定PCR富集扩增在克隆低丰度基因转录本中的应用

利用国际生物信息资源，通过计算机检索寻找与已知功能基因具有高度同源的ＥＳＴｓ，据此设计特异的ＰＣＲ扩增引物，并通过单侧特异引物搭配ｃＤＮＡ分子库载体引物（锚定引物），在低严紧条件下扩增各种组织的ｃＤＮＡ分子库以富集目标片段。继以单向锚定ＰＣＲ扩增产物为模板，用双侧特异引物再次扩增，获得的特异扩增ＰＣＲ产物经测序证实之后，将其用作探针杂交筛选相应的ｃＤＮＡ文库并进而克隆目的基因的全长ｃＤ－ＮＡ。此方法用于三个人类新基因的全长ｃＤＮＡ的分离与克隆，结果全部获得成功。这三个人类新基因分别是Ｈ－ＲａｌＧＤＳ基因、Ｈ－ＣＩＳ基因和Ｈ－Ｓ６ＰＫ基因，它们在ＧｅｎＢａｎｋ数据库的登录号分别是：ＡＦ０２７１６９、ＡＦ０３５９４６及ＡＦ０３７４４７。本文结果提示这一方法对于应用现有的人类基因组生物信息资源，克隆具有重要生物学功能的人类新基因，尤其是克隆呈低丰度的基因转录本全长序列具有较高的实用价值。