单环刺螠呼吸肠JNK通路对硫化物的应激反应

JNK通路是MAPK信号通路的子通路之一,参与生物体的多种应激反应。本研究分析了单环刺螠JNK分子的特征,并对50和150μmol/L硫化物应激下单环刺螠呼吸肠中JNK的反应进行了研究。单环刺螠JNKcDNA全长2 102bp,编码403个氨基酸,推导的氨基酸序列具有JNK家族的典型特征。Western blot(蛋白免疫印迹)检测显示,单环刺螠呼吸肠中JNK总蛋白数量在硫化物暴露期间未见明显的变化;当单环刺螠暴露于硫化物环境中时,其呼吸肠细胞中磷酸化JNK的含量呈现显著性地持续升高趋势,其起始显著升高发生在单环刺螠暴露0.5h,随着暴露时间的延长,磷酸化JNK的含量持续升高,并在150μmol/L硫化物暴露48h时其含量增至最高,为对照组的10.2倍;此外,暴露于50μmol/L硫化物中的单环刺螠呼吸肠磷酸化JNK含量普遍低于150μmol/L硫化物相同暴露时间的磷酸化JNK的含量。研究结果表明,单环刺螠JNK基因拥有进化保守性,且JNK信号通路在单环刺螠呼吸肠应对硫化物中发挥作用。     

单环刺螠Bcl-xL基因的鉴定及对硫化物的应激反应

Bcl-xL是Bcl-2家族中一类重要的抗凋亡因子,其功能主要是抑制细胞凋亡、促进肿瘤发生。为了探知Bcl-xL在生物硫化物应激中的作用,本实验以耐硫生物单环刺螠(Urechis unicinctus)为研究对象,RACE扩增获得一个长度为1 426 bp的单环刺螠Bcl-xL全长c DNA序列,推导的氨基酸序列包含Bcl-xL4个保守的BH结构域和1个跨膜区域。使用该c DNA的完整开放阅读框序列,构建了原核表达载体p ET28a-Bcl-xL,体外诱导表达该重组蛋白;镍柱纯化得到纯度为90%的纯化蛋白,并制备多克隆抗体。Western blotting结果显示:单环刺螠暴露于50μmol/L硫化物中2 h-24 h内其呼吸肠中Bcl-xL含量显著增加(P0.05),然而在150μmol/L硫化物中48 h-72 h内其呼吸肠Bcl-xL含量显著降低(P0.05),暗示Bcl-xL抑制细胞凋亡途径在单环刺螠应对低浓度硫化物暴露时发挥作用,而在高浓度硫化物暴露下Bcl-xL不能发挥抑制细胞凋亡的作用。     

单环刺螠呼吸肠中Caspase-3对硫化物应激的表达特征

Caspase-3是细胞凋亡过程中的关键执行蛋白。本文采用RACE技术克隆了单环刺螠Caspase-3cDNA序列,其全长为1616bp,开放阅读框长759bp,编码252个氨基酸,其中含有Caspase家族保守的结构域(QACRG)和Caspase-3两个特异的切割位点(D96-L97、D135-S136)。体外原核诱导表达获得Caspase-3重组蛋白并制备其多克隆抗体。免疫印迹(Western Blot)检测结果显示,单环刺螠暴露在50μmol/L硫化物环境中,其呼吸肠Caspase-3蛋白含量未见显著变化;而当单环刺螠暴露在150μmol/L硫化物环境中时,其呼吸肠中Caspase-3蛋白的含量于暴露后24h显著提高,暴露72h其含量是同时间对照组的1.8倍。表明低浓度的硫化物对单环刺螠呼吸肠细胞的存活没有明显影响,而高浓度硫化物的长期暴露可能对单环刺螠呼吸肠细胞产生一定程度的致死影响。     

单环刺螠中肠和后肠交替氧化酶对硫化物的应激反应

外源性硫化物可通过抑制或阻断线粒体电子传递经典途径而对生物体产生损伤甚至致死,交替氧化酶(Alternative Oxidase,AOX)是线粒体硫化物氧化电子传递分支途径中的1个关键酶。为了研究硫化物环境中单环刺螠的生存对策,本文利用间接竞争性ELISA和酶活性分析等技术检测了单环刺螠在硫化物应激前后中肠和后肠中AOX的蛋白含量以及活性的变化。结果显示:在未处理的单环刺螠中,后肠的AOX蛋白含量和酶活性均高于中肠。当单环刺螠暴露在硫化物(50和150μmol·L-1)环境中时,2个器官的AOX含量和酶活性水平均随着硫化物浓度的提高和暴露时间的延长而提高,并且150μmol·L-1硫化物处理组的单环刺螠2个器官AOX蛋白含量和酶活性普遍高于相同处理时间下的50μmol·L-1组。结合已报道的单环刺螠硫化物应激下细胞色素c氧化酶活性的变化,提出单环刺螠体内存在线粒体电子传递分支途径;提高组织线粒体中AOX活性是其应对环境硫化物毒性的对策之一。     

硫应激单环刺螠差异表达的初步研究

采用mRNA差异显示技术(DDRT-PCR)研究了100μmol/L硫化物环境与正常海水中耐硫生物单环刺螠mRNA的表达差异,初步筛选出7条体腔液细胞的差异表达基因,其中1个cDNA克隆片段与其它物种的MAP kinase kinase kinase(MAPKKK)有较高同源性。进一步采用RT-PCR技术对其在硫化物刺激前后的表达进行了检测,结果显示该基因在对照和应激后2 h6、h的个体中表达较弱;刺激12 h后表达量增高,并随应激时间增加,呈明显上调趋势。表明单环刺螠MAPK信号通路可被硫化物刺激激活,进而通过该信号通路调节下游生理反应,为进一步研究单环刺耐硫特性的分子机制奠定了基础。     

单环刺螠染色体核型分析

染色体是细胞遗传学的研究基础,为了补充螠虫动物的核型资料,为单环刺螠(Urechis unicintus)的遗传育种和进化分类研究提供基础,以单环刺螠胚胎、幼体及成体体腔细胞、呼吸肠等为材料,经植物血球凝集素(PHA)和秋水仙素处理后,采用低渗和滴片常规方法制备染色体标本,对单环刺螠染色体数目和核型进行了研究。结果表明:单环刺螠成体经0.4 g/L秋水仙素浸泡12 h后,取体腔细胞,经0.075 mol/L KCl低渗45 min,采用热滴片法制片效果最佳。单环刺螠染色体数目为2N=146,核型公式为2N=58M+26SM+20ST+42T,染色体臂数NF=250,未发现异形性染色体和随体。     

单环刺螠硫醌氧化还原酶的表达、纯化和复性

硫化物是1种广泛分布的有毒物质。硫醌氧化还原酶(SQR)是硫化物代谢的关键酶。单环刺螠是1种生活在潮间带下区及潮下带中的底栖生物。本研究为了获得具有活性的单环刺螠SQR,将其基因的开放阅读框cDNA克隆到原核表达载体pET28a中,转化大肠杆菌BL21(DE3)进行重组蛋白的表达,后采用稀释复性的方法对重组蛋白进行复性。经IPTG诱导后该重组蛋白主要以包涵体形式存在。用8 mol/L的尿素溶解包涵体后,通过镍离子金属螯合柱纯化获得重组蛋白。首次通过蛋白复性的方法获得具有活性的单环刺螠SQR,确定最佳稀释复性条件为pH=8.0,蛋白浓度20μg/mL,L-精氨酸浓度0.2 mol/L,还原型谷胱甘肽∶氧化型谷胱甘肽=10∶1,复性时间为96 h。     

单环刺螠转录因子基因Sp8的克隆、原核表达和重组蛋白纯化

转录因子Sp是一类广泛存在的锌指蛋白超家族成员,可与某些基因的上游调控序列结合,参与基因的转录调控。本研究采用同源克隆和RACE技术,获得单环刺螠的Sp8的全长cDNA,该序列长1 913bp,开放阅读框1 521bp,编码506个氨基酸;将其开放阅读框cDNA克隆到原核表达载体pET28a中,并转化大肠杆菌BL21(DE3)感受态细胞,在37℃条件下,经1mmol/L IPTG诱导表达4h,获得以包涵体形式存在的重组蛋白pET28a-SP,使用8mol/L尿素溶解包涵体,并通过镍离子金属螯合柱纯化获得重组蛋白,SDS-PAGE分析该蛋白的分子量约为50kD。Sp8蛋白体外表达的成功将为研究单环刺螠相关基因的转录调控打下基础。     

单环刺螠硫醌氧化还原酶相互作用蛋白质的筛选

硫化物是沿海水域中常见的有害物质,对于多数生物来讲,其在微摩尔级水平便可导致生物体中毒。硫醌氧化还原酶(SQR)是一种谷胱甘肽还原酶家族的膜结合黄素蛋白,为硫化物氧化解毒的一种关键酶。本研究以体外原核表达并复性的单环刺螠SQR为材料,采用His-pulldown技术和SDS-PAGE分析,从单环刺螠体壁细胞裂解液中筛选出两个可能与SQR结合的蛋白质,分子质量分别为40 ku和60 ku。通过毛细管液相色谱-离子肼质谱分析,初步判断其为细胞色素P450(cytochrome P450)和腺苷三磷酸结合盒转运蛋白(ATP-binding cassette transporter),并初步探讨了其可能的功能。     

单环刺螠对硫化物暴露的呼吸代谢适应

研究硫化物暴露后单环刺组织细胞色素氧化酶(CCO)、琥珀酸脱氢酶(SDH)、延胡索酸还原酶(FRD)等呼吸代谢酶活性的变化,初步探讨了单环刺对硫化物的呼吸代谢适应。将虫体暴露于50,150μmol/L 2个硫化物组和不含硫化物的对照组水体中,分别于暴露后0,2,12,24,48 h和解除暴露后48 h取体壁、呼吸肠等组织进行酶活性分析。结果显示:暴露2 h时,硫化物组CCO活性上升。24 h时,150μmol/L组CCO活性显著低于对照组,到48 h时接近于0,而SDH活性显著低于对照组,FRD活性极显著高于对照组。解除暴露后48 h,虫体的呼吸代谢酶活性与对照组无显著差异。可见,硫化物暴露后,短期内虫体呼吸代谢提高,可能进行硫化物氧化解毒。而随着暴露时间的延长,虫体的呼吸代谢减弱,FRD活性极显著增高,推测体内可能存在将延胡索酸还原成琥珀酸的无氧代谢方式。解除硫化物暴露后,虫体具有较强的自我恢复能力。     

单环刺螠硫醌氧化还原酶间接竞争ELISA检测方法的建立

硫醌氧化还原酶(Sulfide:quinone oxidoreductase,SQR),是线粒体硫化物代谢的关键酶。本研究以生活在潮间带下区及潮下带中的底栖生物—单环刺螠SQR重组蛋白为材料,建立了单环刺螠SQR间接竞争ELISA检测方法,为定量分析SQR蛋白水平表达奠定了基础。将SQR重组蛋白免疫新西兰大白兔获得多克隆抗体,检测效价高达1:64 000。采用免疫印迹实验,将该抗体与重组蛋白和体壁总蛋白杂交,均得到了单一的条带,表明该抗体特异性好。优化SQR间接竞争ELISA检测条件,得出最佳的抗原包被浓度为250ng/mL,一抗浓度为1∶20 000,二抗浓度为1∶12 000,此条件下建立的标准曲线检测范围为2.5～1 000ng/mL。精确度检测结果显示,批内差异在0.42%～7.27%、批间差异在2.58%～7.78%范围内,表明该条件下精确度具有良好的准确性和重复性。以上结果表明,已成功建立单环刺螠SQR间接竞争ELISA检测方法。     

Tissue-specific changes in OGG1 and SOD mRNA expression caused by NaOCl exposure in black seabream (<Emphasis Type="Italic">Acanthopagrus schlegelii</Emphasis>)

The DNA-damage defense mechanism was studied in black seabreams after oxidative stress caused by exposure to sodium hypochlorite (NaOCl). Liver, muscle, and brain tissues were obtained after different NaOCl-exposure times (0, 24, 48, 72, and 96 h) and concentrations (0.5, 1, 1.5, 2, and 3 mg/L), after which oxoguanine glycosylase (OGG1) and superoxide dismutase (SOD) mRNA-expression levels were analyzed. At all NaOCl concentrations tested, liver OGG1 expression increased to a maximum in a time-dependent manner after NaOCl exposure and then decreased. In muscles, OGG1 expression increased over time following exposure to a low concentration of NaOCl (0.5, 1, and 1.5 mg/L), whereas it showed a mixed pattern (both increases and decreases observed) in the high-concentration groups (2 and 3 mg/L). SOD mRNA expression increased over time, both in the liver and muscles. In the brain, both OGG1 and SOD mRNA expression levels were highest after exposure to the lowest NaOCl concentration (0.5 mg/L), whereas basal levels were maintained over time at higher concentrations. These results indicate that OGG1 and SOD provide resistance to oxidative stress in black seabreams. In addition, continuous exposure to oxidative stress can suppress enzyme expression, suggesting a risk for long-term exposure to NaOCl.     

单环刺螠engrailed和hedgehog基因在体壁中的表达特征

本文采用Masson染色技术,确定了单环刺螠体壁的组织排列特征,由外向内依次为假复层柱状上皮、外环肌层、中纵肌层、内环肌层,各组织之间由发达的结缔组织连接。采用原位杂交和免疫组织化学技术,确定单环刺螠engrailed和hedgehog基因的mRNA及蛋白均定位于体壁的结缔组织中,尤以外环肌层两侧的结缔组织中阳性信号更明显。探讨了两个基因在单环刺螠体壁功能维持中的潜在作用。     

宽体沙鳅(Botia reevesae)热休克蛋白70 基因的克隆及表达分析

为深入分析热休克蛋白响应胁迫的分子机制,实验以宽体沙鳅(Botia reevesae)为研究对象,利用同源克隆和cDNA 末端快速扩增(rapid amplification of cDNA ends,RACE) 技术克隆得到宽体沙鳅热休克蛋白70(BR-HSP70) 的cDNA 全长。结果发现,BR-SP70 cDNA全长为2,371bp,包含1,947 bp的开放阅读框(opening reading frame,ORF),102 bp 5’-非编码区(untranslated region,UTR)和322 bp 3’-UTR等。通过序列同源性比对发现,BR-HSP70 cDNA与团头鲂(Megalobrama amblycephala)和猪(Sus scrofa)的同源性分别为98%及83%,且ORF编码的649个氨基酸中含有HSP70家族的家族信号标签、N-糖基化位点及EEVD等能位点等保守序列。上述结果表明,本研究所获的基因为宽体沙鳅 HSP70基因。实时荧光定量PCR 分析发现,氨氮胁迫和嗜水气单胞菌(Aeromonas hydrophila)侵染均会显著上调宽体沙鳅鳃、肝脏及肾脏HSP70 mRNA的表达,表明HSP70基因在宽体沙鳅应对环境胁迫中发挥了重要的抗应激作用。     

久效磷对单环刺螠体内几种酶活性影响的初步研究

运用冰冻切片技术和酶组织化学的方法研究了长期暴露于不同质量浓度久效磷(0,50,100,150ng/L)下的单环刺螠(Urechisunicinctus)体内的乙酰胆碱酯酶(AChE)、细胞色素C氧化酶(CCO)、碱性磷酸酶(AKP)的活性变化。实验表明,AChE在单环刺螠的体壁上呈现出较强的酶活性,活性位点处为红棕色的颗粒沉淀、并随久效磷胁迫浓度的提高显色越来越深;消化道切片上基本上没有AChE的活性。CCO在单环刺螠的体壁及肠道上都呈现出较强的酶活性,活性位点显示为棕色;肠道上,不同质量浓度组由低到高其CCO活性位点依次增多、显色也依次加深。低质量浓度久效磷(<150ng/L)胁迫对单环刺螠体内的AKP活性没有明显的影响。     

The simultaneous immunological detection of four stress-70 protein isoforms in Mytilus edulis

Organisms exposed to adverse environmental conditions exhibit a stress-70 protein response which is highly conserved from bacteria to man. Immunological analysis of the stress-70 response in mussels is of interest for its potential use in marine biomonitoring. We have analysed the gill tissues of Mytilus edulis individuals for changes in stress-70 complement after exposure to 48 h of temperature stress. Using a commercially available monoclonal antibody raised against human hsp70 and epitope mapped to a conserved ATP binding region, the authors were able to detect by western analysis constitutively-expressed 72kDa and 78kDa isoforms in control animals acclimated at normal temperatures. After 48 h of heat stress, induction of a 70kDa protein was clearly seen along with an increase in the level of the 72kDa protein. Western analysis using two-dimensional gel electrophoresis indicated that the antibody recognised four stress-70 isoforms (70, 72, 72 and 78kDa). This simultaneous detection of four members of the stress-70 family will permit studies on the differential regulation of each of the four members of the multigene family in response to a variety of environmental Stressors.     

栉孔扇贝BI-1基因的克隆与表达分析

本研究采用RT-PCR和RACE技术首次获得了栉孔扇贝(Chlamys farreri)BI-1基因(Cf BI-1)c DNA全长序列,长度957bp,5′和3′非编码区长度分别为48bp和195bp,开放阅读框为714bp,预测编码一个含有237个氨基酸的蛋白质,分子量为27k Da;结构预测显示,Cf BI-1蛋白包含6个跨膜结构域。同源和分子进化聚类分析显示,Cf BI-1蛋白序列与其他一些物种中的BI-1蛋白序列相似性很高,表明BI-1具有很高的保守性。通过荧光定量PCR的方法检测了Cf BI-1 m RNA在栉孔扇贝正常组织中和在干露、脂多糖以及扇贝急性病毒性坏死症病毒刺激之后的表达水平的变化。结果表明,Cf BI-1在栉孔扇贝各组织中广泛分布,其中闭壳肌中的表达量最高,血淋巴中的表达量最低。在干露和病毒刺激以后,Cf BI-1基因表达水平较对照组都有显著上调(P0.05),表明Cf BI-1基因可能参与了干露刺激和急性病毒性坏死症病毒感染后的细胞应激响应及其诱导的细胞凋亡过程。综合上述分析,我们认为Cf BI-1基因在栉孔扇贝细胞凋亡调控过程中可能起到重要作用,可为栉孔扇贝凋亡相关基础研究提供参考。     

菲律宾蛤仔(Ruditapes philippinarum)金属硫蛋白基因克隆及Cd~(2+)胁迫下的表达分析

金属硫蛋白(Metallothionein,MT)是一类富含半胱氨酸的小分子蛋白质,参与机体重金属解毒和金属元素代谢等生理过程。本研究采用RACE技术,克隆获得了菲律宾蛤仔(Ruditapes philippinarum)金属硫蛋白(RpMT)的全长cDNA序列。RpMT的cDNA全长为570bp,编码75个氨基酸,包含15个MT所特有的Cys-Xn-Cys结构。采用实时荧光定量PCR技术,分析了两种壳色菲律宾蛤仔(白蛤和斑马蛤)RpMT基因在Cd2+暴露后的表达变化。结果发现:Cd2+急性和亚慢性暴露均可导致两种壳色蛤仔消化腺和鳃组织RpMT基因表达量的显著上调;暴露后两种壳色蛤仔鳃组织RpMT基因表达量的增加幅度均高于消化腺组织,且以白蛤鳃组织基因表达水平的上调幅度较高。上述结果表明,RpMT可能在菲律宾蛤仔抵御Cd2+胁迫过程中发挥了重要作用。     

温度和盐度对短节硬毛藻(Chaetomorpha brachygona Harvey)生长发育的影响研究

利用双因素实验和单藻培养等方法,对采自广东南澳岛的短节硬毛藻(Chaetomorpha brachygona Harvey)进行研究,在不同温度和盐度条件下,对该硬毛藻的生长、活力以及形态进行了观察与测定。结果表明,温度和盐度对短节硬毛藻的生长均有一定影响,当温度为20°C时,藻体培养第3、6和12天活力分别为0.70—0.75Y、0.60—0.70Y和0.55—0.65Y,培养12天时藻体有生殖细胞形成,此温度有利于藻体维持活力;温度为25—30°C时,培养第3天时会大量形成生殖细胞;在盐度10、20、40和50时,藻体的生长与温度相关,即30°C25°C20°C;在盐度20—30时,藻体长度最大达4.55 cm;在盐度10—30时,更有利于藻体生长,整体趋势为2030104050。因此,实验条件下,温度25—30°C、盐度10—30更利于短节硬毛藻的生长和形成生殖细胞。本实验表明,短节硬毛藻为暖水、广盐性种,有可能在我国南方海区大量生长并扩散,具有引发绿潮的潜力。     

The correlation between bioaccumulation and pattern of stress-related genes expression of black sea bream (<Emphasis Type="Italic">Acanthopagrus schlegeli</Emphasis>) by cadmium exposure

In order to correlate the expression of detoxifying enzyme genes and Cd accumulation in black sea bream, we analyzed four tissues (brain, gills, liver, and muscle) from black sea breams that were exposed to four different concentrations of Cd (0, 2, 13, and 25 mg/L) for various durations (0, 24, 48, 72, and 96 h). The highest level of Cd was accumulated in the liver, followed by the gills, brain, and muscle. The accumulation of Cd was significantly correlated with the duration of exposure and the concentration in brain, gill, and liver tissue, but not in muscle tissue, and the rate of accumulation increased with Cd concentration. The expression of metallothionein II (MT II) mRNA exhibited a similar pattern as Cd accumulation, especially in that the expression of MT II mRNA decreased in muscle tissue with increases in exposure duration. In contrast, the expression of cytochrome P450 1A (CYP1A) mRNA was highest in the liver, followed by brain, muscle, and gill tissues, and in gills and muscle tissue of Cd-exposed fish, the expression of CYP1A mRNA fell below that of the control fish. Overall, the liver of black sea bream was the most sensitive to Cd exposure, and the expression of MT II mRNA was 200-fold greater than the control fish. These findings indicate that the detoxification mechanisms of black sea bream are influenced by both MT II and CYP1A and that the genes participate in the detoxification of different tissues.