大黄鱼cGAS-like基因isofrom X1的克隆鉴定及在感染刺激隐核虫后的表达变化

cGAS(cyclic GMP-AMP synthase)基因是近几年来新发现的先天免疫中一个新型的信号分子。作者基于大黄鱼(Larimichthys crocea)基因组信息,用cDNA末端快速扩增(RACE)技术在鳃组织中克隆鉴定了cGAS基因cDNA全长序列:包含1个231 bp的5′端-非翻译区(5′-UTR)、207 bp的3′-UTR和1 488 bp的开放阅读框(ORF),命名为Lc-cGAS-like X1。该基因编码1个由495个氨基酸残基组成的多肽,预测的分子量(Mw)大小为56.57kDa,理论等电点(pI)为9.45;序列分析表明其预测的蛋白无信号肽,第115～431位氨基酸序列为Mab-21功能域,第470～492位氨基酸序列为跨膜结构域。基因组全长3 153 bp,包含8个外显子和7个内含子,所有内含子的剪切特点都符合GT-AG规则。同源比对结果显示:Lc-cGAS-likeX1与鱼类cGAS的相似性大于66%,与高等脊椎动物的相似性较低。系统进化分析表明Lc-cGAS-like X1与鱼类cGAS聚成一支。荧光定量PCR(qPCR)检测显示Lc-cGAS基因(X1/X2两种剪切体)在大黄鱼9种组织中均有表达,其中在鳃中的表达量最高;刺激隐核虫感染后,大黄鱼免疫器官头肾中Lc-cGASmRNA分别在刺激隐核虫幼虫感染阶段和滋养体脱落阶段出现了极显著上调(P0.01);解毒器官肝脏中分别在滋养体脱落阶段和细菌感染阶段出现极显著上调变化(P0.01)。本研究结果暗示大黄鱼cGAS基因参与了大黄鱼感染刺激隐核虫的免疫防御过程,为进一步了解鱼类cGAS基因的多样化功能提供参考。     

刺激隐核虫ADP/ATP 载体蛋白基因的克隆和分子特征分析

刺激隐核虫(Cryptocaryon irritans)是严重危害海水鱼类的寄生纤毛虫,为了对其进行分子水平的研究,采用SMART技术构建了刺激隐核虫滋养体期的cDNA文库,并随机挑取克隆做EST测序,获得大量克隆的基因。从中挑选ATP/ADP载体蛋白基因同源物(CiAAC)的克隆进一步测序获得全长的cDNA序列。该序列全长为1029bp,包含编码287个氨基酸的开放阅读框。用RT-PCR分析了其在刺激隐核虫各时期的表达情况,并应用生物信息学分析方法,对CiAAC基因进行不同物种的系统进化树分析、功能区分析、物理性质分析、疏水性分析、跨膜结构域预测、亚细胞定位、二级结构预测等等。结果表明:CiAAC蛋白在刺激隐核虫各时期均有表达;据预测,它为六次跨膜蛋白,与卵形肠虫(Nyctotherus ovalis)的ADP/ATP载体蛋白的同源性最高,相似性达65%;蛋白为疏水性,并定位于刺激隐核虫的细胞质中。随后实验中通过对基因的定点诱变,将纤毛虫的非通用密码进行改造后,构建了pGEX-4T-1/CiAAC表达载体。以上实验为病原生物刺激隐核虫CiAAC载体蛋白的研究及应用提供了基础资料。     

海水鱼类寄生虫刺激隐核虫(Cryptocaryon irritans)趋化性研究

应用本实验室建立的趋化模型对海水鱼类寄生虫刺激隐核虫(Cryptocaryon irritans)的趋化特性进行研究。结果显示, 刺激隐核虫幼虫在30min时趋化达到饱和, 在温度28℃时趋化率达到最高; 多种硬骨鱼的血清与粘液对刺激隐核虫的幼虫都有着强烈的吸引作用, 刺激隐核虫幼虫对碳水化合物、氨基酸等小分子物质没有趋化作用; 在组织匀浆液中, 刺激隐核虫幼虫对肌肉匀浆液有一定的趋化作用, 对肝、肠、胃的匀浆液都没有趋化作用; 感染后鱼类血清对刺激隐核虫的幼虫有着更加强烈的吸引作用(P<0.01); 18种中草药中的五倍子、大黄、槟榔、苦楝、虎杖、贯众等6种中药草对刺激隐核虫的幼虫有一定的驱虫作用。本文的研究结果有助于深化对刺激隐核虫致病性的认识并对“白点病”的防治有一定的参考价值。     

大黄鱼抗菌肽hepcidin-like的抗菌和抗寄生虫活性分析

近年来，我国重要经济鱼类大黄鱼（Larimichthys crocea）遭受了严重的海水白点病的感染，造成了巨大的经济损失。海水白点病是由体外寄生虫刺激隐核虫（Cryptocaryon irritans）感染引起，不仅能引起被感染鱼类生理的破坏，还能够引发二次细菌感染。有报道指出一些抗菌肽（antimicrobial peptides）具有抗刺激隐核虫的活性。大黄鱼hepcidin-like（命名为Lc-HepL）是从刺激隐核虫感染大黄鱼后的比较转录组中挖掘到的一个差异表达基因。本研究中，在基因和蛋白水平上分析了该抗菌肽的生物活性。刺激隐核虫感染后，qRT-PCR检测到Lc-HepL在鳃、肌肉、肝脏、头肾、肠道和脾脏6种组织中显著上调，并且上调的时间点出现在幼虫感染阶段、滋养体脱落阶段和二次细菌感染阶段，结果显示Lc-HepL在抗刺激隐核虫和二次细菌感染的免疫反应中发挥重要作用。在体外成功诱导并纯化的重组Lc-HepL（rLc-HepL）对某些病原菌具有剂量和时间依赖性的强抗菌活性。本研究首次探究了rLc-HepL的抗刺激隐核虫活性，显微观察结果显示其能引起幼虫细胞膜破裂、内容物外泄，该结果首次提供了大黄鱼hepcidin-like具有强抗刺激隐核虫活性证据。研究数据表Lc-HepL很可能是大黄鱼抗刺激隐核虫感染的一种重要的先天免疫因子，具有应用到未来的药物中的潜力。     

复方中草药对小丑鱼非特异性免疫、消化酶活性的影响及对刺激隐核虫杀灭效果分析

刺激隐核虫寄生感染引起的“白点病”不仅危害水族箱观赏鱼类,还会对水族馆大水体海水观赏鱼带来毁灭性打击,是海水观赏鱼养殖业危害最为严重的病害之一。本研究探讨了在基础饲料中添加不同剂量复方中草药“XCY-1”(苦参、地肤子、蛇床子、黄芪、甘草等按一定比例混合,超微粉碎后收集备用)对小丑鱼血清、肝脏中非特异性免疫指标和肠道消化酶活性指标变化及不同用药方式对防治刺激隐核虫病的效果。研究结果显示,投喂复方中草药“XCY-1”可使小丑鱼血清中溶菌酶(LZM)、超氧化物歧化酶(SOD)、碱性磷酸酶(AKP)、酸性磷酸酶(ACP),肝脏中超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-PX)、过氧化氢酶(CAT)、总抗氧化能力(T-AOC)活性均呈现先升后降趋势,第21 d各项非特异性免疫指标达到最高值,其中20 g/kg剂量组效果最好,能显著提高小丑鱼的免疫能力;肠道中淀粉酶(AMS)、脂肪酶(LPS)和胰蛋白酶在各取样点活性均高于对照组,20 g/kg剂量组在各取样点胰蛋白酶和AMS活性高于其他剂量组,20 g/kg和40 g/kg剂量组在各取样点LPS活性最高。复方中草药“XCY-1”药浴对刺激隐核虫幼虫的体外杀灭结果显示:4 h内,50 mg/L药物浓度即对刺激隐核虫幼虫具有一定的杀灭效果,400 mg/L药物浓度即可杀灭全部幼虫;当药物浓度达到800 mg/L时,3 h内幼虫全部死亡。不同用药方式防治小丑鱼刺激隐核虫病:实验分为4组,A组20 g/kg剂量组,口服无药浴;B组20 g/kg剂量组,口服且同时按50 mg/L进行药浴;C组20 g/kg剂量组,口服且同时按100 mg/L进行药浴;D组为对照组,仅投喂基础饲料。结果显示:实验第6 d,A、B、C三个药物组与对照组的存活率分别为:51.1%、53.3%、57.7%、0,药物组存活率显著高于对照组(P＜0.05);三个药物处理组每片鳃上仅有0~2个滋养体,对照组每片鳃上滋养体数量是用药组65倍。综上所述,饲料中添加复方中草药“XCY-1”可以提升小丑鱼血清、肝脏非特异性免疫指标和肠道消化酶活性,对刺激隐核虫病起到积极的预防和治疗效果。20 g/kg剂量组、投喂时间14~21 d时效果最佳。该研究为开发无公害、环保型天然植物源杀虫药提供理论参考和技术支撑。     

鲨肝刺激物质类似物基因在大肠杆菌中的表达与产物活性分析

构建了鲨肝刺激物质类似物基因片段的原核表达载体质粒 (pET-sHSS) ,转化大肠杆菌后通过IPTG诱导获得原核表达产物 ,并利用凝胶层析方法对表达产物进行了分离纯化 ;进一步利用MTT比色法研究了该重组产物对肝癌细胞株SMMC -7721的增殖影响。结果表明 ,在1mmol/L的IPTG的诱导下 ,鲨肝刺激物质类似物基因片段在大肠杆菌BL21菌株中获得表达 ,表达产物的相对分子质量大小约为17500u,占菌体可溶性蛋白总量的38%左右 ;纯化后的产物在低浓度下 (<50ng/L)具有明显刺激SMMC7721细胞株增殖的活性 ,高浓度下 (>100ng/L)则明显抑制该肿瘤细胞株的生长 ,与天然鲨肝刺激物质的生物活性类似     

沼泽红假单胞菌(Rhodopseudomonas palustris)核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/氧化酶基因克隆及其在大肠杆菌中的表达

核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/氧化酶(RubisCO)(EC4.1.139)是光合细菌通过卡尔文循环固定二氧化碳的关键酶。本文采用PCR方法,从沼泽红假单胞菌株No.9中克隆到RubisCO基因(cbbM)序列(该序列已提交GenBank,登录号:GU061327)。采用同源建模法,建立了该RubisCO蛋白的三维结构模型,预测其活性位点。将cbbM基因亚克隆到表达载体pTV118N上,构建表达质粒pTV-CBBM,转化大肠杆菌BL21(DE3),获得表达菌株BL21(DE3)/pTV-CBBM,该菌株经IPTG诱导表达后,进行SDS-PAGE检测。采用气相色谱法测定破菌上清中的RubisCO酶活。结果表明:①cbbM基因编码461个氨基酸,与沼泽红假单胞菌株DCP3和DH1的RubisCO蛋白序列相似性分别为98%和99%;②推测沼泽红假单胞菌No.9中RubisCO蛋白的活性中心由Asn112、Lys192、Asp194、Glu195、His288、Arg289、His322、Gly424、Ser369、Gly370和Gly394等氨基酸残基组成;③重组蛋白分子量约为50kDa左右,与预测相符;④破菌上清中的RubisCO酶比活高于原始菌株中的酶活,说明目的基因在大肠杆菌中得到了有效表达。     

海洋弧菌HN897 β-琼脂糖酶基因vas1-1339异源表达及活性分析

海洋弧菌HN897株是一株高产琼脂糖酶的Vibrio astriarenae菌, 前期功能缺失实验证明其β-琼脂糖酶基因vas1-1339的缺失可显著降低弧菌HN897株的琼脂水解活性。文章在大肠杆菌中异源表达Vas1-1339基因编码蛋白, 分析该基因的表达及蛋白功能活性。首先, 构建含vas1-1339基因开放阅读框全长的表达载体pET28a-1339, 利用原核表达技术在大肠杆菌中成功地异源表达了Vas1-1339琼脂糖酶; 然后, 利用卢戈氏碘液染色分析发现异源表达Vas1-1339琼脂糖酶的大肠杆菌能够高效水解琼脂, 且异丙基硫代半乳糖苷(IPTG)最优诱导浓度为10μmol·L^-1; 免疫印迹分析发现胞内基因表达产物羧基端可能存在切割现象, 推测Vas1-1339琼脂糖酶存在复杂的成熟过程。对纯化的琼脂糖酶活性分析发现海洋弧菌HN897株β-琼脂糖酶Vas1-1339能够独立发挥琼脂糖降解功能。     

刺激隐核虫生活史的光镜观察

本文对寄生于海水硬骨鱼体表组织的纤毛虫刺激隐核虫(Cryptocaryonirritans)的生活史进行了描述。该寄生虫生活史分3个阶段,即滋养体,包囊体和幼虫。滋养体主要营寄生生活。成熟的滋养体离开宿主后,在数小时内就发育成包囊体。包囊体的特点是具多层结构的囊壁,而且此阶段虫体的繁殖方式为不等分裂。每个成熟的包囊平均可形成273±64个幼虫。由于囊壁坚硬,幼虫游离后,包囊壁仍保持原样。进入水体的幼虫游动极快,不摄食,一旦遇到合适的宿主即侵入,并在宿主体内发育成滋养体。文中还将结果与淡水多子小瓜虫生活史进行了比较。     

2个重组海带α-碳酸酐酶(CA)的酶活性比较研究

为了探究海带(Saccharina japonica)α-CA1和α-CA2是否具有催化CO₂的可逆水合反应和酯酶活性,作者通过原核表达得到这两种α-CA的可溶性的异源重组蛋白。分别用电极法和酯酶活性检测法来检测重组α-CA1(rα-CA1)和rα-CA2的水合酶活性和酯酶活性,结果发现,rα-CA1的水合酶活性(1.52±0.120 U/mg)几乎是rα-CA2(0.54±0.046 U/mg)的3倍,表明rα-CA1催化CO₂的水合能力明显大于rα-CA2。而两者的酯酶活性并没有显著的差别(rα-CA1比活力:0.697±0.176 U/g,rα-CA2比活力:0.743±0.129 U/g),说明催化乙酸对硝基苯酯(p-NPA)生成对硝基苯酚(p-NP)的能力是没有显著差别的。实验结果证实这2个α-CA为功能蛋白,可能参与海带无机碳吸收和储存过程,因此,本研究为海带无机碳吸收和储存机制的解析提供了生物化学依据。     

致病性哈维氏弧菌:海洋寄生性纤毛虫的内共生细菌

哈维氏弧菌被观察到与海洋寄生性纤毛虫刺激隐核虫具有内共生现象,其作为一种致病性细菌,可导致感染刺激隐核虫的大黄鱼产生严重的继发性细菌感染。我们通过16s宏测序技术对刺激隐核虫的细菌群落进行鉴定,并通过标准的细菌培养方法分离鉴定出哈维氏弧菌。通过透射电镜和荧光原位杂交方法,在刺激隐核虫的细胞胞质中,均观察到内共生的哈维氏弧菌的存在;而在其细胞核中,则没有相关信号存在。哈维氏弧菌与刺激隐核虫的相关关系以及内共生的哈维氏弧菌对刺激隐核虫的影响作用,仍需要深入进行研究。     

海洋球石藻病毒(Coccolithovirus)硫氧还蛋白(Trx)在毕赤酵母(Pichia pastoris)中的表达及其活性分析

从实验室保存的pBS-Trx重组质粒中克隆球石藻病毒EhV-Trx基因,构建毕赤酵母重组表达载体pPIC9K-EhV-Trx,将重组质粒电转化毕赤酵母GS115,诱导分泌表达并对重组蛋白进行二硫键还原酶活性分析。结果表明,EhV-Trx基因开放阅读框为591bp,编码197个氨基酸;在毕赤酵母GS115中成功诱导表达重组EhV-Trx,经SDS-PAGE分析目的蛋白分子量约为27.8kDa;重组EhV-Trx具有二硫键还原酶的活性,能有效打开胰岛素A、B两条链的二硫键,有望开发成一种新型的硫氧还蛋白脱敏制剂应用于食品安全领域。     

牙鲆RAG2 基因的质粒构建和体外原核表达

将牙鲆(Paralichthys olivaceus)RAG2 cDNA序列插入到体外表达质粒pProEXTM HT,在大肠杆菌(Escherichia coli) BL-21中进行体外表达,分析了诱导时间和 IPTG 浓度对重组蛋白产生量的影响,确定了最佳诱导条件为:诱导时间为3 h, IPTG诱导浓度0.2 mmol/L.本研究同时对RAG2重组蛋白的可溶性进行确认,并利用BD TALONTM 金属亲和柱纯化了RAG2蛋白.本研究结果为进一步深入研究RAG2蛋白的生物学功能奠定了良好的基础.     

MreB在钝顶螺旋藻中的表达和定位

为了研究Mre B在钝顶螺旋藻Spirulina platensis形态建成中的作用,克隆了mre B基因并进行原核表达,对表达的融合蛋白进行了纯化,免疫小鼠制备了Mre B的多克隆抗体,分别用Western blot和免疫荧光技术检测不同形态藻丝体中Mre B的表达和定位,结果显示Mre B表达量在螺旋形和直线形两种藻丝体中无明显差异;免疫荧光定位显示,荧光主要分布于细胞膜下一圈,侧面可观察到荧光呈双股螺旋状分布。实验结果说明,Mre B含量不是导致螺旋藻形态改变的因素,Mre B细胞骨架蛋白参与指导细胞壁肽聚糖的合成,所以有可能通过其双螺旋结构在藻细胞中的不对称分布影响螺旋藻的形态。     

条斑紫菜PyMGST3基因克隆、表达及功能分析

微粒体谷光甘肽硫转移酶(microsomal glutathione S-transferases,MGST)作为膜结合蛋白之一,具有谷光甘肽转移酶和过氧化物酶活性,在细胞及细胞器的抗氧化胁迫中扮演着重要角色,但MGST基因在紫菜(Pyropia yezoensis)中的鉴定与分析还未见报道。本文采用RACE-PCR方法首次克隆了条斑紫菜的微粒体GST基因的全长,命名为PyMGST3,同时利用生物信息学及实时定量PCR方法对该基因的序列及诱导表达特征进行了分析,并通过原核表达进一步验证了该基因的酶活性及在抗氧化胁迫中的作用。结果表明,PyMGST3基因的c DNA序列全长为681bp,其中开放阅读框长度417bp,5'-UTR长度80bp,3'-UTR长度184bp,在受到Cd~(2+)和Cu~(2+)胁迫时,上调表达;PyMGST3蛋白具有三个跨膜结构域及跨膜疏水区,与皱波角叉菜的MGST蛋白相似性最高为60%,与其它藻类的MGST蛋白的相似性较低;在大肠杆菌中表达及纯化后的PyMGST3蛋白具有谷光甘肽转移酶活性;此外,超表达PyMGST3蛋白的重组菌株提高了对抗Cd~(2+)和Cu~(2+)毒害的能力。这些结果暗示PyMGST3基因很可能在条斑紫菜遭遇重金属等引起的氧化胁迫时起到重要的保护作用。     

抗冻蛋白基因重组质粒的转化与扩增

鲽鱼(Pseudopleuronectus americanus)为了适应冬季低溫的海水,在肝脏中产生一种抗冻蛋白释放到血液中。当血液中含有这种抗冻蛋白时,即使在-1.5°C的溫度下,血液仍不会凝固结冰。据报道,这是一种小分子的、富含丙氨酸的蛋白,丙氨酸占氨基酸     

鳜(Siniperca chuatsi)生长激素基因克隆和原核表达

采用逆转录-聚合酶链式反应(RT-PCR)技术,从鳜脑垂体总RNA中扩增生长激素(GH)成熟肽基因,将成熟生长激素的cDNA定向克隆到表达载体pET-32a(+),并转入大肠杆菌BL21(DE3)中。结果表明,鳜生长激素(GH)基因含开放阅读框(ORF)615个核苷酸,编码204个氨基酸,蛋白分子量为23kDa,等电点为7.07,其中酸性氨基酸占10.78%,碱性氨基酸占12.74%,疏水氨基酸为占44.12%,极性氨基酸占32.35%。在IPTG终浓度1.0mmol/L、温度37℃和培养时间4h的最佳诱导表达条件下,鳜生长激素基因(GH)在大肠杆菌中获得高效表达,重组菌体裂解物经SDS-PAGE可检测到分子量约为43kDa的鳜生长激素与硫氧还蛋白(Thioredoxni,Trx)融合蛋白,其表达量约占菌体总蛋白58%。Western印迹分析也证实含6×His标签的重组融合蛋白能够很好地与抗6×His单抗发生反应。本研究为下一步鳜生长激素基因(GH)的生物学功能及应用奠定了基础。