一种新的海洋微藻病毒丝氨酸蛋白酶基因的克隆表达及其活性分析

从海洋球石藻Emiliania huxleyi病毒EhV99B1的基因组中克隆了丝氨酸蛋白酶(Sp)基因(GenBank登录号:KC161207),对该基因的开放阅读框(ORF)进行系统的生物信息学分析,并在大肠杆菌中融合表达,通过亲和层析法获得了纯化的重组Sp。结果表明:EhV99B1-Sp基因的ORF为1 110bp,编码368个氨基酸,蛋白相对分子质量为39.5kDa;该基因片段与GenBank中EhV86-Sp的同源性很高,核苷酸及其对应的氨基酸序列同源性分别为95%和97%,而与其他物种Sp序列的同源性仅为28%~32%,说明其可能是丝氨酸蛋白酶家族中的一个新成员;预测的二级结构特征显示EhV99B1-Sp的蛋白结构域中具有典型的LTAGHC(组氨酸活性位点区域)和AICNGDSGGPLF(丝氨酸活性位点区域)两个丝氨酸蛋白酶催化活性位点的氨基酸基序,是一个两次跨膜蛋白;将该基因在大肠杆菌中进行低温诱导表达,得到分子量为60kDa的重组蛋白,经鲤鱼肌肉丝氨酸蛋白酶(MBSP)抗体检测证实为Sp,且重组蛋白在大肠杆菌细胞中具有明显的生物学活性。本研究结果为进一步探讨EhV99B1-Sp在病毒与宿主相互作用过程中的调节作用及其功能与应用奠定基础。     

海洋球石藻Emiliania huxleyi(Prymnesiophyceae)病毒主要外壳蛋白基因的克隆与序列分析

在实验室纯培养条件下,用过滤的海洋球石藻特异性病毒(Emiliania huxliyi virus,EhV)EhV-99B1株感染球石藻(E.huxleyi,Eh),建立病毒与宿主之间稳定的感染体系,病毒裂解滤液经卷式切向流超滤和PEG 8000浓缩、CsC1密度梯度离心,获得足量高纯度的病毒颗粒.根据已报道的其它EhV株系主要外壳蛋白(MCP)基因内保守片段设计合成一对特异引物,从EhV-99B1病毒基因组中克隆到了长度约为300bp的病毒外壳蛋白基因保守片段.该片段与pBS-T载体连接后转化Escherichia coli DH5α,对筛选到的阳性克隆进行序列测定与分析.结果表明,该克隆片段与GenBank中EhV163(AF453851)分离株的同源性最高,该区域内的核苷酸与对应推导的氨基酸序列同源性均为100%,证实获得的DNA片段是EhV-99B1的外壳蛋白基因;与EhV203(AF453855)分离株的核苷酸及氨基酸序列的同源性较低,分别为93%和100%.表明该病毒在自然海域中分布广泛并具有一定的多态性,同时在进化上也存在相当的复杂性.因此,MCP基因可以作为一种新的分子遗传标记以区分自然群落中EhV的不同基因型,对于理解海洋球石藻类病毒与宿主之间复杂的相互作用关系将是一个十分有价值的工具.     

可口革囊星虫(Phascoloma esculenta)铁结合蛋白基因的研究

根据已报道的铁结合蛋白基因的保守序列设计引物,用cDNA末端快速扩增(RACE)法,成功地从可口革囊星虫体液中获得铁结合蛋白基因的全长序列.结果表明,该基因cDNA全长1017bp,5'-端非编码区为15lbp,3'一非编码区为341bp,开放阅读框长度为525bp(括一个终止密码子),可编码175个氨基酸(GenBank:EU091352).该序列与加洲海兔、皱纹盘鲍、刺参、微小牛蜱、叉尾鲴、非洲爪蟾、小家鼠、人等的铁结合蛋白基因有67%-75%的同源性,而相应的氨基酸同源性为59%-76%.氨基酸相似性为74%*-89%%.分析结果表明,铁结合蛋白基因在动物进化中是高度保守的.     

青蛤(Cyclina sinensis)金属硫蛋白及硫氧还蛋白基因的克隆与表达分析

利用构建的cDNA文库及高通量测序方法,获得金属硫蛋白及硫氧还蛋白基因全长。结果表明,青蛤金属硫蛋白和硫氧还蛋白的cDNA全长分别为776bp和804bp,金属硫蛋白基因编码74个氨基酸,包含7个CXC特征结构;硫氧还蛋白基因编码165氨基酸,包含5个氨基酸构成的活性中心。采用实时定量PCR方法分析了两种基因在Cd2+胁迫下的表达变化,结果显示,金属硫蛋白基因在Cd2+胁迫下6—12hmRNA表达量急剧上升,与对照组有显著性差异(P<0.01)。硫氧还蛋白基因在Cd2+胁迫下mRNA在6h明显升高,在6—24h与对照组出现显著性差异(P<0.05)。说明Cd2+能够诱导青蛤金属硫蛋白和硫氧还蛋白基因表达的时序性升高,二者的转录过程反映了贝类抵御重金属胁迫的分子调控过程。     

鲫鱼(Carassius auratus)slc7A8基因分子特征及表达分析

采用RT-PCR和RACE技术克隆鲫鱼slc7A8基因的全长cDNA序列,对基因序列用生物软件对基因进行生物信息分析,用Real-time PCR方法检测基因在组织中的mRNA表达丰度。结果表明,鲫鱼slc7A8cDNA全长为2709bp,包含195bp的5′UCR序列,921bp的3′UCR序列,1593bp开放阅读框,编码530个氨基酸序列;鲫鱼与斑马鱼基因同源性和编码氨基酸同源性分别为88.9%和95.5%,而与其他动物分别在70.1%-74.8%和80.6%-82.1%之间;预测编码蛋白的分子量为57719.84,等电点为4.8,对其结构预测显示该蛋白具有与哺乳动物十分相似的12个螺旋跨膜结构,跨膜区氨基酸高度保守,不同动物间的同源性都在92.2%以上;Real-time PCR检测鲫鱼组织中的mRNA表达丰度高低顺序为前肠、中肠、脑、后肠、肌肉、肾、鳃、心、肝脏。     

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。     

日本凋毛藻(Griffithsia japonica)硫氧还蛋白基因及其编码的蛋白特征

从日本凋毛藻的表达序列标记EST库中筛选到2条全长的编码硫氧还蛋白的cDNA序列,分别命名为GjTRX1和GjTRX2。将这2条基因编码的蛋白序列与其它藻类(包括酵母)进行比较,结果表明不同物种及同一物种间TRX的相似性都较差,除GjTRX2编码的蛋白序列外,所有蛋白在活性位点序列WCGPC处都完全保守。推测GjTRX1属于细胞质内分布的硫氧还蛋白。GjTRX1序列推导的蛋白二级结构单元与以往报道的传统上保守的TRX的二级结构单元类型一致,但是顺序有所不同。     

脊尾白虾(Exopalaemon carinicauda)ferritin 基因克隆及表达分析

采用RT-PCR及RACE技术获得了总长度为755bp的脊尾白虾ferritin基因cDNA序列。该基因序列5’和3’的非编码区分别为112bp和146bp,开放阅读框497bp,推测编码169个氨基酸,预测蛋白分子量19.1kDa,等电点5.46,该基因命名为Ecfer基因。利用Neighbor-joining法构建系统进化树分析结果表明,Ecfer基因氨基酸序列与无脊椎动物中的甲壳动物聚为一支(同源性为64%—67%)。此外,Ecfer基因氨基酸序列与脊椎动物铁蛋白H链同源性为53%—57%。采用荧光定量RT-PCR研究Ecfer基因在组织中以及经WSSV刺激后血淋巴、肝胰腺中的表达变化情况。研究结果表明,Ecfer在肝胰腺、卵巢、肌肉、鳃和血淋巴中均有分布。注射WSSV后3h和6h,肝胰腺和血淋巴Ecfer基因表达较对照组均显著上调(P<0.05),并具有显著的时间差异性。说明Ecfer基因可能参与了脊尾白虾抵抗WSSV入侵的免疫反应。     

绿海龟α-actin 基因的cDNA 克隆与序列分析

为探究绿海龟(Chelonia mydas)α-actin基因序列的相关信息,作者利用RT-PCR和RACE方法从绿海龟肌肉组织中获得了α-actin基因的cDNA全长序列,共1347bp(GenBank登录号为JX073650)。所得序列包含一个1134 bp的开放阅读框,编码由377个氨基酸组成的蛋白,该蛋白7~377位为Actin结构域,14~17位有一个糖基化位点,无信号肽;预测分子量为42.0 kDa,理论等电点为5.23。将编码区序列与GenBank上同源序列进行比对发现,核苷酸序列相似性均在85.4%以上,氨基酸序列相似性均在98.9%以上,说明α-actin基因作为编码蛋白是高度保守的。     

鳜鱼(Siniperca chuatsi)脂肪酸去饱和酶和延长酶基因全长cDNA序列的克隆与分析

利用RT-PCR和RACE方法克隆得到鳜鱼肝脏中控制高不饱和脂肪酸合成的脂肪酸去饱和酶(fatty acid desaturase,FAD)和脂肪酸延长酶(fatty acid elongase,ELO)基因的全长cDNA序列。FAD基因的全长cDNA序列1882bp,编码445个氨基酸,该蛋白序列含有FAD全部的特征结构区,包括3个组氨酸簇、2个跨膜区和1个细胞色素b5结构域,与其它鱼类FAD氨基酸序列的同源性为66.5%-90.1%,系统树分析显示其与欧洲鲈鱼和金头鲷等海水鱼类的亲缘关系最近。获得的ELO基因全长cDNA序列1401bp,编码294个氨基酸,该蛋白序列含有单一的氧化还原中心组氨酸簇、内质网停留信号和多个跨膜区等ELO特征结构,与其它几种鱼类ELO氨基酸序列的同源性为71.8%-86.7%,系统进化分析显示其与南方蓝鳍金枪鱼和金头鲷的亲缘关系较近。鳜鱼FAD和ELO基因全长cDNA序列的获得可为进一步研究其HUFA合成能力及调控机理奠定基础。     

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。     

Cloning, expression and characterization of serine palmitoyltransferase (SPT)-like gene subunit (LCB2) from marine Emiliania huxleyi virus (Coccolithovirus)

The authors have isolated and characterized a novel serine palmitoyltransferase(SPT)-like gene in marine Emiliania huxleyi virus(EhV-99B1).The open-reading frame(ORF) of EhV99B1-SPT encoded a protein of 496 amino acids with a calculated molecular mass of 96 kDa and Ip 6.01.The results of sequence analysis showed that there was about 31%-45% identity in amino acid sequence with other organisms.The maximum likelihood phylogenetic tree suggested that the EhV99B1-SPT gene possibly horizontally transferred from the eukaryote.Hydrophobic profiles of deduced amino acid sequences suggested a hydrophobic,globular and membrane-associated protein with five transmembrane domains(TMDs) motifs.Several potential N-linked glycosylation sites were presented in SPT.These results suggested that EhV99B1-SPT was an integral endoplasmic reticulum membrane protein.Despite lower sequence identity,the secondary and three-dimensional structures predicted showed that the "pocket" structure element composed of 2α-helices and 4βsheets was the catalytic center of this enzyme,with a typical conserved "TFTKSFG" active site in the N-terminal region and was very close to those of prokaryotic organisms.However,the N-terminal domain of EhV99B1-SPT most closely resembled the LCB2 catalysis subunit and the C-terminal domain most closely resembled the LCB1 regulatory subunit of other organisms which together formed a spherical molecule.This "chimera" was highly similar to the prokaryotic homologous SPT.For a functional identification,the EhV99B1-LCB2 subunit gene was expressed in Escherichia coli,which resulted in significant accumulation of new sphingolipid in E.coli cells.     

Effects of virus infection on expression of cell cycle regulatory proteins in the unicellular marine algae Emiliania huxleyi

The authors have investigated the biochemical events by which marine algal virus infection induces cell cycle arrest. The key G₂/M-phase regulatory proteins are analyzed by immunobloting in unicellular Emiliania huxleyi, suggesting that virus induced cell cycle arrest is related with virus''s effect on cyclins and cyclin dependent kinases. E. huxleyi virus (EhV) represses Cdc2/cyclinB complex activity by inhibiting the activity of Cdc2 kinase in a phosphorylation-related manner, blocking host cells G₂/M checkpoint. Dephosphorylated/inactive Cdc25C combined with up-regulation of Wee1 expression at early infect period appears to be important mechanisms by which EhV represses Cdc2/cyclinB complex activity that is required for entry into M phase. This study has allowed us to confirm that algal virus infection leads to selective activation or inhibition of certain cell-cycle factors, which may play a significant role in establishing a more efficient environment for viral gene expression and DNA replication.     

四株鳖源致病性嗜水气单胞菌(Aeromonas hydrophila)的表型、分子鉴定及其毒力基因检测

采用生态毒理学、表观分类学及分子生物学方法,对具白底板病典型症状濒死中华鳖内脏中分离获得的4株病原菌开展了以致病性、表型分析、分子鉴定及毒力基因检测为内容的实验研究,结果表明:(1)4株病原菌均具致病性,致死力由大到小依次为ZHYYZ-2、ZHYYZ-4、ZHYYZ-1、ZHYYZ-3;(2)4株病原菌均为呈短杆状、具溶血活性的革兰氏阴性细菌,VITEK2型全自动细菌鉴定与药敏系统和ATBExpression型细菌鉴定与药敏智能系统均显示为嗜水气单胞菌;(3)ZHYYZ-1、ZHYYZ-2、ZHYYZ-3、ZHYYZ-4的16SrDNA序列长度分别为1460、1464、1466、1461,经Blast同源性检索表明它们所扩增的16SrDNA序列与GenBank数据库中登记的71株嗜水气单胞菌的相似性均为99%;(4)经PCR特异性检测,各实验菌均含有Aha、AHH、AerA和OMP。根据4株实验菌的表型和分子生物学特征,判定它们均为气单胞菌属的致病性嗜水气单胞菌。     

罗非鱼源无乳链球菌(Streptococcus agalactiae)新型AI-2信号分子受体RbsB蛋白结晶生长研究

为了开展无乳链球菌(Streptococcus agalactiae)核糖结合蛋白(Ribose binding protein B,RbsB)结构功能的研究,本实验根据已知无乳链球菌ZQ0910全基因组序列设计相关引物。采用PCR方法扩增其RbsB基因,随后将该基因定向克隆到原核表达载体pGEX-6p-1中,在大肠杆菌BL21(DE3)感受态细胞中进行IPTG诱导表达;采用HRV 3C蛋白酶切除GST标签,分子筛分离获得RbsB蛋白;运用生物信息学软件对RbsB基因序列进行分析,并对RbsB蛋白二级和三级结构进行预测;采用NeXtal Tubes JCSG Core Suite结晶试剂盒筛选蛋白结晶条件。研究结果表明,该基因全长为969碱基,编码322个氨基酸,RbsB蛋白理论分子量33.9ku,等电点为9.41,二级结构中α螺旋结构所占比重最高,建立RbsB蛋白三维结构模式图;经IPTG诱导后表达的融合蛋白分子量为59ku,筛选RbsB蛋白的初始结晶条件为(0.2mol/L di-Potassium hydrogen phosphate,20%(W/V)PEG3350;1.5mol/L ammonium sulfate,25%(V/V)Glycerol),获得RbsB蛋白结晶体。本研究结果可为无乳链球菌核糖结合蛋白(RbsB)的功能解析提供实验及理论基础。     

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。     

急性缺氧对大弹涂鱼(Boleophthalmus pectinirostris)肝脏中缺氧应答相关基因表达、蛋白含量及酶活性的影响

为了评估缺氧对大弹涂鱼的影响,本研究通过模拟缺氧环境(溶解氧1.5±0.11mg/L),探究急性缺氧(1h,3h和6h)对大弹涂鱼缺氧相关基因表达、蛋白含量及酶活性的影响。结果显示,6h缺氧过程中,对照组实验鱼肝脏中缺氧相关基因表达、蛋白含量和酶活性无显著性差异;缺氧处理组实验鱼肝脏中缺氧诱导因子(HIF)、葡萄糖转运体、脯氨酰羟化酶和Bcl2/腺癌E1B19KD交互蛋白3基因的表达量和蛋白含量在6h处理时间内逐渐上调,但肿瘤抑制蛋白p53基因的表达量和蛋白含量在1h时显著最高;缺氧处理组实验鱼肝脏中乳酸脱氢酶、柠檬酸合酶和丙酮酸激酶活性逐渐下调,在6h时达到最低;但肝脏中葡萄糖激酶和磷酸果糖激酶活性在3h时显著增加,随后逐渐降低,在6h时达到最低;在整个缺氧过程中,缺氧处理组实验鱼肝脏中缺氧相关基因表达、蛋白含量和酶活性显著高于对照组。本研究结果表明,HIF信号通路在缺氧应答中被激活;缺氧胁迫会抑制鱼类需氧代谢的生理过程。     

新型蛋白源替代饲料中鱼粉对星斑川鲽(Platichthys stellatus)幼鱼氨基酸组成的影响

以新型蛋白源(大豆浓缩蛋白、脱酚棉籽蛋白、喷雾血球蛋白粉)分别替代基础饲料(D0)中17% (D17)、35% (D35)、52% (D52)和 69% (D69)的鱼粉, 配制 5 种等氮等能的饲料, 饲喂星斑川鲽幼鱼[初始体重(75.6±0.18)g] 60d, 以考察鱼粉替代对星斑川鲽幼鱼氨基酸组成的影响。结果表明, 试验组肌肉 Arg 和 His 含量显著增大(P<0.05), Thr 含量差异不显著(P>0.05), 其它必需氨基酸(EAA)含量均显著降低(P<0.05); 试验组全鱼 EAA 总量无显著性差异(P>0.05)。 D69 组肝脏天冬氨酸氨基转移酶(AST)和天冬氨酸氨基转移酶/丙氨酸氨基转移酶(AST/ALT)显著低于其它各组(P<0.05); 血清 AST及AST/ALT随鱼粉替代量的增加显著增大(P<0.05)。 本试验条件下, 当替代饲料中35%的鱼粉时, 饲料 EAA 消化率及试验鱼肌肉和全鱼氨基酸组成均无显著性差异, 替代比例进一步加大, 会对试验鱼肝脏生理功能产生影响。