双齿围沙蚕Cu/Zn-SOD cDNA基因的克隆及序列分析

根据已知多毛类Alitta succinea铜锌超氧化物歧化酶(Cu/Zn-SOD)基因序列设计引物,利用同源克隆及RACE方法首次从双齿围沙蚕Perinereis aibuhitensis中克隆得到Cu/Zn-SOD基因全长cDNA序列。结果表明:双齿围沙蚕Cu/Zn-SOD基因cDNA全长870 bp,其中包括156 bp的5'端非编码区,261 bp 3'端非翻译区和453 bp开放阅读框,编码150个氨基酸;该蛋白序列具有典型的Cu2+和Zn2+结合位点,并具有两处Cu/Zn-SOD蛋白家族标签序列。通过生物信息学分析表明,该蛋白属于胞内Cu/Zn-SOD,理论相对分子质量为15 249 900,等电点为5.66,无信号肽和跨膜区,推测为亲水性蛋白。同源性分析表明,双齿围沙蚕Cu/Zn-SOD氨基酸序列与部分软体动物、鱼类和昆虫的Cu/Zn-SOD蛋白序列具有很高的相似性。该研究结果为后续研究Cu/Zn-SOD与环境污染物之间的剂量效应关系奠定了基础,为研究双齿围沙蚕机体的防御机制提供了基础资料。     

双齿围沙蚕CYP4基因的克隆及序列分析

根据已知的绿沙蚕Nereis virens细胞色素氧化酶CYP342A1保守区设计引物,采用RACE技术首次从双齿围沙蚕Perinereis aibuhitensis体壁肌肉中克隆出细胞色素氧化酶CYP4基因全长序列。分析结果表明,该序列全长为1 857 bp,5'端非翻译区为186 bp,3'端非翻译区为225 bp,阅读框为1 446 bp,编码为481个氨基酸。第422～431氨基酸序列符合P450所具有的结构保守共有序列FxxGxxxCxG,第319～322氨基酸序列为K螺旋特征基序ExxR区,第282～294氨基酸序列含有CYP4家族特征序列EVDTFMFEGHDTT。经Blast与GenBank中已知物种的氨基酸序列进行同源性比对,CYP4与多毛类绿沙蚕Nereis virens CYP4BB1、CYP342A1(AY453408)氨基酸同源性为73%、36%,与多毛类小头虫Capitella capitata CYP4AT1(AY574044)同源性为39%。据此推断,双齿围沙蚕CYP4基因属于CYP4B亚家族。     

苯并(a)芘诱导对双齿围沙蚕腺苷酸环化酶(AC)基因及酶活性表达的影响

为探讨双齿围沙蚕Perinereis aibuhitensis对外源污染物的毒性响应,分析了不同苯并(a)芘[B(a)P]浓度(0.5、5、10、15μg/L)胁迫下双齿围沙蚕(体质量为1.5～2.5 g)腺苷酸环化酶(adenylate cyclase,AC)的基因表达和酶活性变化特征,利用RACE方法获得了沙蚕AC基因cDNA全长,并利用实时荧光定量PCR技术分析了苯并(a)芘诱导下沙蚕AC基因的变化。结果表明:双齿围沙蚕AC基因cDNA全长为4900 bp,包括5′非翻译区127 bp,3′非翻译区1536 bp,开放阅读框3237 bp,编码1078个氨基酸;该序列包含两个保守环化酶催化结构域,与其他动物氨基酸序列一致性为34%～47%;不同浓度的苯并(a)芘诱导会引起沙蚕AC基因表达量上升,0.5、10μg/L苯并(a)芘浓度组AC表达量在诱导第7天时达到最大,而5、50μg/L苯并(a)芘浓度组在诱导第14天时达到最大;利用ELISA试剂盒分析苯并(a)芘诱导下双齿围沙蚕AC酶活性变化,结果显示,在第4天时0.5、5、50μg/L浓度组AC酶活性上升到最高,之后随时间的延长酶活性降低,而10μg/L浓度组AC酶活性略低于空白对照组且在第7天时达到最高值。研究表明,苯并(a)芘会在一定程度上诱导沙蚕AC的基因表达及酶活性变化。     

鳜胰岛素样生长因子-Ⅱ cDNA基因的克隆与表达特征

为全面获得鳜Siniperca chuatsi GH-IGFs生长发育轴的调控因子特征,采用RT-PCR、cDNA末端快速扩增(RACE)技术成功克隆了肝组织胰岛素样生长因子-Ⅱ(IGF-Ⅱ)cDNA序列。结果表明:鳜IGF-ⅡcDNA全长为1 643 bp,包括5'端非翻译区103 bp、3'端非翻译区892 bp和开放阅读框648 bp,开放阅读框编码215个氨基酸;鳜IGF-Ⅱ前肽由信号肽、成熟肽和E肽3部分组成,其中信号肽为47个氨基酸,成熟肽为70个氨基酸,E肽为98个氨基酸;鳜IGF-Ⅱ氨基酸序列与其他脊椎动物的相似度为81%～98%,与鳜IGF-Ⅰ的相似度为62.5%。运用实时荧光定量PCR技术检测了鳜成鱼不同组织以及孵化后0～22 d仔稚鱼中IGF-ⅡmRNA的表达情况,结果表明:IGF-ⅡmRNA在鳜脑中表达量最高,在肌肉、心脏、胃、鳃、肾脏中表达量次之,在脾、前肠、后肠、性腺、肝脏中表达量较低;在孵化后早期发育阶段均检测到有IGF-ⅡmRNA表达,孵化当天(0 d)表达量最高,之后表达量有所降低。本研究结果可为鳜IGF-Ⅱ对生长发育的调控作用研究提供科学依据。     

西伯利亚鲟热休克蛋白HSP70cDNA的克隆、序列分析和组织分布

采用普通PCR和RACE技术克隆了西伯利亚鲟Acipenser baerii热休克蛋白HSP70 cDNA的全序列,该序列全长为2 343 bp,其中5'非编码区为140 bp,3'非编码区为256 bp,可读编码框(ORF)为1 947bp,编码为648个氨基酸。该氨基酸序列中含有HSP70家族的3个特征序列——IDLGTTYS、IFDLGGGTFD-VSIL和IVLVGGSTRIPKIQK,细胞质特征性保守序列为EEVD,C端重复序列为GGMP。该cDNA序列与其它生物的HSP70 cDNA序列一样具有很高的相似性。系统发育树显示,西伯利亚鲟与非洲爪蛙蟾Xenopus laevis、密西西比短吻鳄Alligator mississippiensis、美西螈Ambystoma mexicanum的亲缘关系较近。实时定量分析结果表明,水温为17.5℃时,西伯利亚鲟肝脏、鳃、脾脏、心脏、肌肉、中肠、性腺、脑8种组织中均有HSP70表达,其中HSP70在脾脏中的表达量最高,鳃中的次之,肝脏中最低(P<0.05)。     

两个尼罗罗非鱼品系Hsp70基因序列比对分析

采用RT-PCR技术,对从美国和埃及引进的两个尼罗罗非鱼Oreochromis niloticus品系(以下分别简称为美国尼罗和埃及尼罗)热休克蛋白70(Heat shock proteins 70,Hsp70)基因进行扩增并克隆测序。获得两个品系罗非鱼Hsp70基因完整编码区(code sequences,CDS)cDNA序列,全长为1 923 bp,编码为640个氨基酸,含有Hsp70家族3个签名序列DLGTTYS、IFDLGGGTFD和VVLVGGSTRIPKIQK,以及C末端保守序列EEVD,核定位信号标签KRKHKKDISQNKRALRR;Dank特征基序DLGTT-S-V;胞质Hsp70特征基序EEVD;靠近C端的GGMP4肽序列;2个糖基化位点NKSI和NVSA。结合BLAST分析结果,可以确认,获得的cDNA序列为美国尼罗和埃及尼罗两个品系罗非鱼的完整编码序列。序列同源性分析表明,美国尼罗和埃及尼罗有3个氨基酸位点和12个核苷酸位点不同,美国尼罗Hsp70基因氨基酸序列与莫桑比克罗非鱼同源性最高为99.7%,而与家鼠同源性最低为83.6%。     

刺参Y-box基因的克隆与表达分析

为了探究Y-box基因在刺参Apostichopus japonicus胚胎发育及性别分化中的作用,根据已有的EST序列,通过RACE技术克隆了刺参Y-box基因的cDNA全长序列,并利用实时定量PCR技术进行了表达模式分析。结果表明:刺参Y-box基因cDNA全长为1 142 bp,5'端UTR为102 bp,3'端UTR为215 bp,开放阅读框(ORF)为825 bp;Y-box基因cDNA全长编码274个氨基酸的前体蛋白,预测蛋白的相对分子质量为31 100,理论等电点为9.46,是亲水性蛋白;刺参Y-box氨基酸序列包含氨基酸N末端结构域、C末端结构域和冷休克结构域(CSD),其中CSD区在Y-box结合蛋白家族中非常保守;刺参Y-box结合蛋白质的二级结构没有α-螺旋和β-折叠,无规则卷曲占87.23%,延伸链占12.77%;刺参与其他物种的Ybox氨基酸的相似度为27%⁴1%,在冷休克区相似度很高,达到75%以上;构建的系统进化树表明,刺参与加州海兔Aplysia californica、栉孔扇贝Chlamys farreri、玻璃海鞘Ciona intestinalis聚为一支,为海洋无脊椎动物;经实时定量PCR检测,Y-box基因在小耳幼体中表达水平最高,且显著高于其他各发育阶段(P<0.05),在雄性性腺中的表达量显著高于雌性性腺(P<0.05)。研究表明,Y-box基因在刺参的胚胎发育及性别分化中发挥重要作用。     

虾夷马粪海胆硬脂酰辅酶A去饱和酶和蛋白酪氨酸磷酸酶基因的克隆与表达

采用同源克隆方法,结合cDNA末端快速扩增(RACE)技术,成功克隆了虾夷马粪海胆Strongylocentrotus intermedius硬脂酰辅酶A去饱和酶(Stearoyl-coenzyme A desaturase,SCD)基因和蛋白酪氨酸磷酸酶(Protein tyrosine phosphatase 1B,PTP1B)基因,并对其结构进行了分析,同时采用实时定量PCR方法对这两个基因在海胆胚胎不同发育时期的表达进行了研究。结果表明:SCD基因的cDNA序列全长为1 934bp(Genbank登录号为HM208174),开放阅读框819 bp,编码273个氨基酸残基,存在跨膜结构和信号肽,为分泌性蛋白;实时定量PCR检测显示,SCD基因在虾夷马粪海胆八腕期表达量最高,在2细胞时期表达量最低。PTP1B基因的cDNA序列全长为1 249 bp(Genbank登录号为HM208173),开放阅读框657 bp,编码219个氨基酸残基,存在跨膜结构和信号肽,为分泌性蛋白;PTP1B基因在海胆2细胞时期表达量最高,在八腕期表达量最低。本研究为在分子水平上探讨海胆脂代谢过程中的基因功能提供了科学依据。     

口虾蛄卵黄蛋白原(Vg)基因的初步研究

为研究口虾蛄Oratosquilla oratoria卵黄蛋白原(vitellogenin,Vg)基因,利用c DNA末端快速扩增(RACE)技术克隆口虾蛄Vg基因c DNA全长序列(Gen Bank登陆号:KR422400),并应用相对实时荧光定量PCR技术检测雌雄口虾蛄不同组织、不同发育时期卵巢Vg mRNA的表达量。结果表明:口虾蛄Vg基因全长7727 bp,其中5'端非编码区为36 bp,开放阅读框(ORF)为7521 bp,3'端非编码区为170 bp,共编码2506个氨基酸;预测的氨基酸序列中存在1个长度为20个氨基酸的信号肽,1个类似于枯草蛋白酶的内切蛋白酶识别位点(RSKR),3个潜在的N-连接糖基化位点,1个在无脊椎和脊椎动物卵黄蛋白原中都比较保守的KALGNVG基序;对其结构域分析表明,口虾蛄Vg蛋白含有4种保守结构域,分别为卵黄蛋白原N端结构域(Vitellogenin_N)、血管性血友病因子(v WFD)和两种未知功能结构域(domain of unknown function)DUF1943与DUF1081;经NCBI BLASTP同源性比较,口虾蛄Vg氨基酸序列与其他甲壳类的相似性为46%⁵2%;系统发育分析结果显示,口虾蛄Vg单独聚为一支;实时定量PCR结果显示,口虾蛄Vg基因在性腺和肝胰腺中均有表达,在肌肉中均不表达,卵巢中Vg mRNA的表达量显著高于其他组织(P<0.05),且口虾蛄Vg mRNA的相对表达量随着卵巢的发育不断增加(P<0.05),在成熟期时达到最高值,随后显著下降,Vg mRNA表达量在卵巢中的变化规律可以作为了解口虾蛄性腺发育的有效指标。本研究结果为口虾蛄Vg蛋白的功能研究奠定了基础。     

口虾蛄卵黄蛋白原(Vg)基因的初步研究

为研究口虾蛄Oratosquilla oratoria卵黄蛋白原(vitellogenin,Vg)基因,利用c DNA末端快速扩增(RACE)技术克隆口虾蛄Vg基因c DNA全长序列(Gen Bank登陆号:KR422400),并应用相对实时荧光定量PCR技术检测雌雄口虾蛄不同组织、不同发育时期卵巢Vg mRNA的表达量。结果表明:口虾蛄Vg基因全长7727 bp,其中5'端非编码区为36 bp,开放阅读框(ORF)为7521 bp,3'端非编码区为170 bp,共编码2506个氨基酸;预测的氨基酸序列中存在1个长度为20个氨基酸的信号肽,1个类似于枯草蛋白酶的内切蛋白酶识别位点(RSKR),3个潜在的N-连接糖基化位点,1个在无脊椎和脊椎动物卵黄蛋白原中都比较保守的KALGNVG基序;对其结构域分析表明,口虾蛄Vg蛋白含有4种保守结构域,分别为卵黄蛋白原N端结构域(Vitellogenin_N)、血管性血友病因子(v WFD)和两种未知功能结构域(domain of unknown function)DUF1943与DUF1081;经NCBI BLASTP同源性比较,口虾蛄Vg氨基酸序列与其他甲壳类的相似性为46%~52%;系统发育分析结果显示,口虾蛄Vg单独聚为一支;实时定量PCR结果显示,口虾蛄Vg基因在性腺和肝胰腺中均有表达,在肌肉中均不表达,卵巢中Vg mRNA的表达量显著高于其他组织(P<0.05),且口虾蛄Vg mRNA的相对表达量随着卵巢的发育不断增加(P<0.05),在成熟期时达到最高值,随后显著下降,Vg mRNA表达量在卵巢中的变化规律可以作为了解口虾蛄性腺发育的有效指标。本研究结果为口虾蛄Vg蛋白的功能研究奠定了基础。