浙江枝吻纽虫(Dendrorhynchus zhejiangensis) 热休克蛋白70基因克隆与表达特征研究

采用同源克隆和cDNA末端快速扩增技术(RACE)克隆了浙江枝吻纽虫热休克蛋白70(DzHSP70)基因全长cDNA序列,并利用荧光定量PCR方法,分析了该基因在重金属胁迫下的表达特征。结果表明,DzHSP70cDNA全长2827bp,包括294bp的5’UTR、628bp的3’UTR和编码634个氨基酸残基的1905bp的开放阅读框。HSP70家族的3个签名序列以及细胞质特异性调控基序EEVD等特征元件在DzHSP70中高度保守。重金属离子Fe3+、Pb2+和Cd2+均可上调该基因的表达,其中Pb2+的毒理效应最强。研究结果表明DzHSP70可能参与了机体对于重金属的解毒过程。     

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。     

重金属胁迫对泥蚶(Tegillarca granosa)能量代谢酶转录水平的研究

利用PCR扩增技术,从泥蚶的cDNA文库中克隆出了ATP合酶F1-β亚基基因。FOF1-ATP合酶是生物体能量代谢的重要合成酶,ATP合酶F1-β亚基是其重要组成部分。序列分析结果表明,泥蚶的ATP合酶F1-β亚基全长1944bp,包括5′端非翻译区(5′-UTR)序列246bp,3′端非翻译区(3′-UTR)序列126bp和1572bp的开放阅读框序列(ORF),编码523个氨基酸,预测分子量大小和等电点分别为54.13kDa和4.73。在重金属镉、铜、铅胁迫下,检测ATP合酶F1-β亚基和精氨酸激酶基因在转录水平的调控变化。     

重金属胁迫下四种红树植物幼苗生理响应特征

研究了四种红树植物红海榄、秋茄、木榄、角果木幼苗在不同浓度重金属水溶液胁迫28天后的生理生化指标变化特征,包括可溶性蛋白含量、超氧化物歧化酶（superoxide dismutase, SOD）、过氧化物酶（peroxidase, POD）活性和氧化损伤标志物丙二醛（malondialdehyde, MDA）含量。研究结果表明四种植物叶片内的SOD、POD活性均呈现出先升高后下降趋势,10倍重金属水溶液中的红海榄,5倍重金属水溶液中的秋茄和木榄,以及1倍重金属水溶液中的角果木具有较好的抗氧化酶活性,能有效清除活性氧,减小氧化损伤。在同等浓度重金属水溶液处理下,MDA含量结果显示红海榄受损程度最轻,秋茄、木榄受损程度居中,角果木受损程度最重。红海榄抗重金属胁迫能力强于秋茄、木榄,角果木抗重金属能力最弱。上述四种红树植物对重金属的抗性结果说明红树科植物具有较强的抗污染能力,这对于我国红树林生态修复与保护具有重要的指导意义。     

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。     

雨生红球藻β-胡萝卜素酮化酶基因克隆、分析及叶绿体表达载体构建

β-胡萝卜素酮化酶(BKT)是雨生红球藻虾青素合成途径中的关键酶。根据GenBank中所收录的雨生红球藻BKT的cDNA序列设计特异性引物,以高光照处理的雨生红球藻细胞的总RNA为模板,采用RT-PCR的方法克隆出了β-胡萝卜素酮化酶基因(bkt)。序列测定结果表明,bkt全长960bp编码320个氨基酸。克隆的bkt序列与GenBank收录的BKT的cDNA(AY603347)序列只相差一个碱基。并对其编码的氨基酸进行了二级结构的预测和疏水性分析。同时将所克隆的bkt构建入衣藻叶绿体表达载体p64Dbkt,为基因的进一步表达研究及探索其作用机制奠定了基础。     

短蛸(Octopus ocellatus)过氧化物还原酶(OoPrx-4)基因的克隆及其对鳗弧菌胁迫的转录调控分析

从本研究前期构建的短蛸(Octopus ocellatus)cDNA文库中克隆得到过氧化物还原酶(OoPrx-4)基因的cDNA全长,该基因cDNA全长934bp,包括5′非编码区(UTR)19bp,3′UTR177bp,开放阅读框(ORF)738bp,共编码245个氨基酸,理论等电点为6.65,预测分子量27.1kDa。采用实时荧光定量PCR法分析了OoPrx-4基因在短蛸各组织及鳗弧菌胁迫下的表达规律,结果表明,OoPrx-4在短蛸血细胞、肌肉、系统心脏、鳃、胃、肾囊、性腺、外套膜和肝胰腺等检测组织中都有表达,其中在肝胰腺的表达量最高。经鳗弧菌刺激后,Prx-4在血细胞中的表达量分别在6h和48h出现了两次明显上调。Prx-4作为抗氧化酶可能在减少机体因抵御鳗弧菌胁迫所产生的过氧化物方面发挥重要的作用。     

海湾扇贝组织蛋白酶L基因编码区的克隆和分析

通过cDNA末端快速扩增技术(RACE),从海湾扇贝(Argopecten irradians)中克隆得到了组织蛋白酶L基因(AiCL)的编码区全长,为1095 bp,推测编码364个氨基酸.经比对与分析发现蛋白序列中存在4个组织蛋白酶L活性位点保守氨基酸:Q164,C170,H309,N329;6个极为保守的半胱氨酸...     

大菱鲆钙激活型钾离子通道基因TSKCa的克隆和序列分析

钙激活型钾离子通道蛋白(KCa)是位于细胞膜表面调节细胞功能的一类膜蛋白.通过设计特异性引物,以我国海水养殖大菱鲆(Scophthalmus maximus L.)血液cDNA为模板,利用RT-PCR 技术克隆获得了一条基因片段.生物信息学分析证实该片段来自钙激活型钾离子通道基因SKCa (小电导钙激活型钾通道)家族.设计巢式PCR引物,通过5′RACE和3′RACE分别克隆得到了该基因的5′端序列和3′端序列.使用生物学软件拼接3段序列得到了大菱鲆钙激活型钾离子通道TSKCa基因的全长序列.TSKCa基因cDNA全长为1 698 bp,其中开放阅读框长度为1 632 bp,编码的TSKCa蛋白有544个氨基酸.比对TSKCa蛋白与GenBank中已有的SKCa蛋白序列,证实其序列同源性很高.使用网络DAS和srsbin服务器对TSKCa蛋白进行跨膜结构预测和疏水性分析,并结合已有的研究结果推测TSKCa蛋白的结构由S1～S6六个跨膜结构域和一个孔道区(P区)组成.     

坛紫菜碳酸酐酶基因的克隆、表达及酶活性分析

以坛紫菜丝状体为材料,采用RACE方法获得坛紫菜碳酸酐酶(CA)基因的全长cDNA。该cDNA全长1 081 bp,具有一个825 bp的开放阅读框,可编码274个氨基酸。序列同源性分析显示该cDNA序列推导的氨基酸序列与其他物种的碳酸酐酶具有较高的一致性,其中与条斑紫菜的一致性达到96%。氨基酸序列分析表明该蛋白为β-CA,含有两个CA活性位点,无跨膜结构,可能存在一个信号肽将其定位到叶绿体中,与藻类和细菌聚类。原核诱导表达得到一个72 kDa左右的融合蛋白,酶活测定结果显示此蛋白具有碳酸酐酶活性。该实验对进一步深入研究坛紫菜CA的功能及坛紫菜碳代谢、光合作用等生理过程具有重要的参考价值。     

红海榄幼苗根系呼吸代谢对水淹胁迫的响应

本研究利用人工潮汐系统(每天淹水0、6、12和18h),研究了红海榄幼苗根系呼吸代谢对水淹胁迫的响应。结果表明,每天淹水6h对红海榄幼苗的生长影响不大,但随着水淹时间的延长,红海榄幼苗的生长显著受到抑制。水淹时间的延长同样明显抑制了红海榄幼苗根系的产能效率,且根系三羧酸循环的有氧呼吸速率、三磷酸腺苷含量以及琥珀酸脱氢酶和苹果酸脱氢酶活性最小值均出现在每天水淹18h处理组中。相反,水淹胁迫下红海榄幼苗根系乙醇脱氢酶、乳酸脱氢酶活性以及乙醇和乳酸含量都呈上升的趋势。综上,尽管无氧呼吸可一定程度上缓解三羧酸循环受阻所导致的产能匮乏,但是过度的水淹胁迫仍会扰乱红海榄幼苗正常的生长和代谢,导致三磷酸腺苷产能效率的降低以及无氧发酵代谢产物的积累。     

香港牡蛎(Crassostrea hongkongensis)新型凝集素ChPerlucin的基因克隆与功能研究

C-型凝集素(C-type lectin)是一类能识别并结合多糖的免疫蛋白质超家族, 本文首次克隆了一种新型香港牡蛎C-型凝集素基因——甘露聚糖结合凝集素, 并获得了该基因的全长序列, 命名为ChPerlucin。结果显示, ChPerlucin基因cDNA全长577bp, 包括21bp的5′末端非翻译区(untranslated region, UTR)、73bp的 3′UTR, 以及483bp的开放阅读框(open reading frame, ORF), 编码160个氨基酸, ChPerlucin蛋白理论分子量为18kD, 等电点为5.95。ChPerlucin蛋白含有保守的C-型凝集素样结构域(C-type lectin or carbohydrate-recognition domain, CLECT); 邻接法(Neighbor-Joining, NJ)进化树分析表明, ChPerlucin与其他贝类的Perlucin聚为一支, 说明该基因是软体动物Perlucin家族的新成员。qRT-PCR结果显示, ChPerlucin在香港牡蛎所检测组织和各个胚胎发育时期中均有表达; 病原菌刺激后, ChPerlucin表达量显著升高; 利用毕赤酵母真核成功表达了ChPerlucin重组蛋白, 发现ChPerlucin重组蛋白具有抑菌效果。以上结果表明ChPerlucin在香港牡蛎的先天性免疫过程中发挥了重要的作用。     

马氏珠母贝水通道蛋白基因AQP4 cDNA克隆和表达分析

水通道蛋白4(aquaporin4, AQP4)是一类被动运输水的通道蛋白。本研究根据转录组测序获得的马氏珠母贝AQP4片段, 采用RACE技术获得了AQP4的全长cDNA, 命名为PfAQP4, 其5′非翻译区(untranslated region, UTR)为114bp, 3′UTR为839bp, 开放阅读框(open reading frame, ORF)为858bp, 编码285个氨基酸。PfAQP4含有6个α螺旋跨膜区、5个环、1个主要内嵌蛋白(major intrinsic protein, MIP)结构域、2个NPA(Asn-Pro-Ala)基序, 属于AQP1-like型。利用qPCR技术分析PfAQP4在不同组织、不同发育时期以及盐度胁迫条件下的mRNA表达模式。结果显示: (1) PfAQP4在所有被检测组织中均表达, 其中在闭壳肌、足和鳃中表达量较高; (2) PfAQP4在不同的发育时期均有表达, 其表达量整体呈现先升高后降低的趋势, 其中在2—4细胞期表达量最高, 在眼点幼虫期表达量最低; (3) 在高盐度组(36‰)盐度胁迫24、72、120h后, PfAQP4表达量显著上升, 在168h降至对照组水平; 在低盐(16‰)组, PfAQP4表达量在24h显著上调, 在72h恢复至对照组水平, 说明盐度影响鳃组织中PfAQP4的表达量, 也表明PfAQP4在马氏珠母贝渗透压调节中起着非常重要的作用。     

太平洋真宽水蚤(Eurytemora pacifica) CRH-BP基因克隆及表达分析

促肾上腺皮质激素释放激素结合蛋白(CRH-BP)是一种糖基化蛋白,与促肾上腺皮质激素释放激素(CRH)具有很高的亲和力,对CRH诱导的脑垂体促肾上腺皮质激素(ACTH)的释放起到抑制作用。本研究采用RT-PCR与RACE基因克隆方法首次获得太平洋真宽水蚤(Eurytemora pacifica)CRH-BP基因全长cDNA序列(GenBank登录号:MF289345)1950bp,其中ORF区1245bp编码415个氨基酸,5′非编码区841bp,3′非编码区294bp,理论分子量/等电点为45.816/5.87。生物学序列分析结果表明,太平洋真宽水蚤CRH-BP氨基酸序列与桡足类中近亲真宽水蚤同源性最高;具有6个蛋白修饰位点及蛋白家族标签序列,具有明显的跨膜结构域及信号肽。实时荧光定量PCR分析结果表明,太平洋真宽水蚤CRH-BP基因在盐度、温度及pH环境胁迫中的mRNA表达量均具有一定的时间梯度表达性与浓度梯度表达性特征。本文通过对太平洋真宽水蚤CRH-BP基因结构及不同环境因子刺激下的表达特点的研究为探究桡足类在环境应激、生殖生理及免疫调控等方面奠定了理论基础。     

太平洋真宽水蚤(Eurytemora pacifica) Cu/Zn SOD基因克隆及在重金属胁迫下的表达分析

铜锌超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase,SOD)是一种广泛存在于生物体中最主要的抗氧化酶之一,在抵御过多活性氧簇对机体毒害的过程中起重要作用。本研究以太洋真宽水蚤为研究对象,采用RT-PCR与RACE方法克隆得到太平洋真宽水蚤Cu/Zn SOD基因全长c DNA序列。Cu/Zn SOD(Gen Bank登录号:MF289343)基因序列全长837bp,其中完全开放阅读框为456bp编码152个氨基酸,5′非编码区长297bp,3′非编码区长84bp,分子量约为15.050k Da,理论等电点为5.73。序列比较表明,太平洋真宽水蚤Cu/Zn SOD c DNA的氨基酸序列与其他甲壳动物的一致性较高;存在8个蛋白翻译后修饰位点及蛋白家族标签序列,无跨膜结构域与信号肽。在重金属铬与镍胁迫下,通过实时荧光定量PCR对太平洋真宽水蚤Cu/Zn SOD m RNA体内表达特点分析显示,其表达量均呈现先升后降趋势,在暴露12小时后表达量达到峰值;铬胁迫下的表达量略高于镍;联合胁迫下呈现出拮抗作用。本研究结果将有利于深入探讨桡足类Cu/Zn SOD基因的结构与功能,为进一步研究抗氧化分子机理奠定基础。     

三种红树根部组织抗氧化酶活性对水淹胁迫的响应

以自然种群高程分布为根据, 选择对潮汐浸泡耐性存在一定差异的白骨壤(Avicennia marina)、桐花树(Aegiceras corniculatum)和木榄(Bruguiera gymnorrhiza)为实验树种。对3种红树幼苗进行为期0d、1d、3d、5d、7d、14d的水淹处理, 测定其根部组织的过氧化物酶(peroxidase, POD)活性、超氧化物歧化酶(superoxide dismutase, SOD)活性、抗坏血酸氧化酶(ascorbic acid oxidase, APX)活性和过氧化氢酶(catalase, CAT)活性。水淹处理会导致植物根部组织受低氧胁迫从而破坏活性氧(reactive oxygen species, ROS)生产和消除的平衡, ROS大量累积给植物带来氧化损伤。实验测定与清除ROS有关的酶指标, 结果表明POD活性在1d至14d的水淹周期内随时间呈现上升趋势, 这可能与POD参与活性氧以及乙醇、乳酸等有毒物质的反应有关。CAT、SOD、APX活性均呈现应激上升后下降趋势, 由此推断该系列抗氧化酶在水淹胁迫发生前中期对消除红树植物根部组织大量产生的活性氧具有重要意义。抗氧化酶系在3种红树植物中的表达存在一定差异, 但整体仍呈相似的变化趋势。通过层次聚类法对各项酶活性指标分析后发现, 白骨壤抗氧化酶系的活性模式与木榄和桐花树的存在一定差异, 但没有发现木榄与桐花树抗氧化酶系统表达模式的明显差异。本研究旨在更好地了解红树林对水淹胁迫的生理适应机制, 为红树林生态系统保护与管理提供理论依据。     

苯并（a）芘诱导下岩虫CYP基因的表达特征

Rapid amplification of cDNA ends(RACE) and real-time polymerase chain reaction(RT-PCR) were carried out to analyze the CYP4 gene expression in polychaete Marphysa sanguinea exposed to benzo[a]pyrene(BaP) in this study. The full length of MsCYP4 cDNA was 2 470 bp, and it encoded 512 amino acids. The deduced amino acid sequence showed 47% identity with CYP4 F from frog Xenopus tropicalis and shared high homology with other known CYP4 sequences. To analyse the role of CYP4 in protecting M. sanguinea from BaP exposure, three BaP groups were established: 0.5, 5 and 50 μg/L. Polychaetes were sampled after 3, 7 and 12 d. At 0.5 μg/L, the effect of BaP on MsCYP4 gene expression increased with time prolonged. MsCYP4 gene expression curve showed Ushaped trend with time in 5 and 50 μg/L BaP groups. Therefore, MsCYP4 gene may play an important role in maintaining the balance of cellular metabolism and protecting M. sanguinea from BaP toxicity.     

口虾蛄高血糖激素基因全长cDNA的克隆及表达分析

本文首次采用RACE技术获得口虾蛄(Oratosquilla oratoria)眼柄部高血糖激素(crustacean hyperglycemic hormone,CHH)基因cDNA全长序列,共2 421 bp,5'UTR长度为180 bp,3'UTR 为1 821 bp,开放阅读框(ORF)长420 bp,编码139个氨基酸。预测蛋白二级结构α-螺旋23.74%,延伸链占23.02%,无规则卷曲占53.24%,预测分子量为15.47 kD,等电点(pI)为7.049。CHH成熟肽包含6个CHH家族中位置保守的Cys残基,C端为GK,推断为ES型CHH基因。聚类分析表明:口虾蛄CHH和十足目CHH聚为同一个分支的两亚群,具有较近的亲缘关系。荧光定量PCR分析结果表明,CHH基因在肠中表达量最高,在眼柄、触角中有较高的表达量,在肌肉中表达量相对较低,在卵巢中表达最低,而在精巢中不表达。     

太平洋真宽水蚤(Eurytemora pacifica)热休克蛋白70(HSP70)基因克隆及在金属胁迫下的表达分析

热休克蛋白70(HSP70)是生物体内一种重要的机体与细胞保护性蛋白。本文利用RT-PCR以及RACE技术首次克隆获得太平洋真宽水蚤(Eurytemora pacifica)HSP70简称Ep.HSP70 c DNA的全长序列,序列全长为2252bp(KY807149),开放阅读框(ORF)长1947bp,编码649个氨基酸,5′端99bp,3’端206bp;预测蛋白分子量为70.81k Da,等电点为5.16,为一种亲水性蛋白,不存在信号肽及跨膜区,含有丰富的α螺旋结构(37.60%),β折叠(18.80%)。同源氨基酸序列比对发现,与其他甲壳动物的同源基因保守性较高,尤其是HSP70家族典型的结构位点序列在甲壳类动物中具有高度保守性。系统进化分析表明,太平洋真宽水蚤和安氏伪镖水蚤(Pseudodiaptomus annandalei)进化关系最近;桡足类种内同源性要高于虾蟹类,与虾类同源性高于蟹类。荧光定量数据分析表明,不同浓度铜、镉、锌胁迫下太平洋真宽水蚤HSP70基因表达水平具有显著的时间效应与浓度效应的特征,三种金属对Ep.HSP70抑制效应呈现CuCdZn的趋势。Ep.HSP70基因的成功克隆及金属胁迫下的表达分析为深入研究HSP70蛋白生物学功能具有重要意义。