中国明对虾serpin型丝氨酸蛋白酶抑制剂基因的重组表达及活性分析

Serpin家族成员作为主要的丝氨酸蛋白酶抑制剂,通过调节一系列丝氨酸蛋白酶和半胱氨酸蛋白酶的活性来调节蛋白酶级联反应,进而参与了包括血液凝结、补体激活、纤维蛋白溶解、炎症反应、肿瘤抑制和激素转运等大量的基本生物过程,在调节机体免疫及其它重要生理功能方面发挥着重要作用。我们在前期研究中,从中国明对虾血细胞中克隆得到一个serpin型丝氨酸蛋白酶抑制剂基因（Fc-serpin, GenBank注册号：DQ318857）,初步研究显示它在转录水平参与了病原菌和白斑杆状病毒（WSSV）引发的对虾先天免疫应答反应;本研究利用原核重组表达系统,成功获得了重组的对虾serpin型蛋白酶抑制剂（rFc-serpin）,纯化复性后得率为0.3g/L;活性分析显示,重组目的蛋白（rFc-serpin）对多种病原菌的生长均有一定抑制作用,研究结果进一步证实它参与病原微生物引发的对虾防御应答过程,为探讨甲壳动物先天免疫防御应答机制提供了有价值的参考。     

中国明对虾C 型凝集素基因(Fclectin)的重组表达及活性分析

研究拟通过分析对虾C型凝集素的活性特点,探讨其在对虾先天免疫应答过程中的潜在功能以及在养殖生产实践中的应用。实验利用原核表达系统对中国明对虾C-型凝集素基因的两个串联的糖识别结构域(carbohydrate recognition domain,CRD)进行了重组表达,并通过纯化复性获得了重组目的蛋白(rFclectin-CRD1和rFclectin-CRD2)。活性分析结果显示,重组目的蛋白对多种病原菌有凝集和抑制生长的作用,并且具有Ca2+依赖活性;其凝集活性可被半乳糖、肽聚糖、脂多糖等多种病原相关分子模式所抑制,研究结果证实,Fclectin是一种典型的C-型凝集素,它可能作为中国明对虾先天免疫中重要的模式识别受体,在一定程度上参与了机体应答病原微生物的防御过程。     

中国明对虾组织蛋白酶L 的原核重组表达及其组织分布

组织蛋白酶L属于半胱氨酸蛋白酶中的木瓜蛋白酶超家族,在哺乳动物中它与抗原提呈、肿瘤入侵和转移、骨质吸收、细胞凋亡等许多生命活动有关。但对其在无脊椎动物中的功能了解的不多。从中国明对虾(Fenneropenaeus chinensis)中克隆得到了组织蛋白酶L基因,为了进一步研究组织蛋白酶L的组织分布及其功能,对该基因进行了重组表达。将中国明对虾组织蛋白酶L基因的酶原片段亚克隆进原核表达载体pET30a中,转化大肠杆菌BL21(DE3),再进行诱导表达,表达产物经SDS-PAGE电泳检测,其分子量在40kD左右,与期望的中国明对虾组织蛋白酶L的分子量一致。表达产物形成包涵体,经过对包涵体变性和复性,并进行His-tag柱亲和纯化,得到了纯化的蛋白。利用重组蛋白制备了的兔抗血清。Western实验表明,组织蛋白酶L在中国明对虾的肝、胃、肠中有表达,而在卵巢中没有表达。     

脊尾白虾丝氨酸蛋白酶抑制剂基因克隆及表达分析

采用RACE方法获得了脊尾白虾(Exopalaemon carinicauda)丝氨酸蛋白酶抑制剂serpin基因的cDNA序列。该基因全长1 516 bp, 开放阅读框1 245 bp, 编码414个氨基酸, 其预测分子量为45.06 kD, 理论等电点为5.694, 并含有两个糖基结合位点。同源性分析发现其与斑节对虾(Penaeus monodon)同源性最高, 达到49%。组织表达分析表明, serpin基因在脊尾白虾血细胞中表达量最高, 其次是肝胰腺和鳃组织, 在肌肉中表达量最低。不同盐度胁迫后脊尾白虾的血细胞serpin基因表达量在盐度胁迫8 h时显著高于对照组(P<0.05), 肝胰腺组织中serpin基因表达量在盐度胁迫后2 h和24 h出现明显峰值, 且显著高于对照组(P<0.05)。上述结果表明, 脊尾白虾serpin基因参与了急性盐度胁迫下机体的应激反应。本研究通过克隆脊尾白虾酚氧化酶原激活系统中的丝氨酸蛋白酶抑制剂基因cDNA全长, 分析盐度胁迫后其在血细胞和肝胰腺组织中的表达变化规律, 以期为脊尾白虾的健康养殖提供理论基础和参考依据。

     

中国明对虾Dscam基因的克隆及其在免疫致敏(类免疫)诱导反应中的表达分析

为了研究对虾免疫致敏过程中Dscam基因的表达规律,实验采用同源克隆和RACE技术获得了中国明对虾Dscam基因c DNA全长序列,并对该序列进行生物信息学分析。结果显示,中国明对虾Dscam基因的c DNA全长为6 624 bp,其中包括171 bp的5′端非编码区,459 bp的3′端非编码区,开放阅读框的长度为5 994 bp,编码1 996个氨基酸。推测该基因编码的蛋白含有一个信号肽、10个Ig结构域、6个FNIII功能区、1个胞质尾区和1个跨膜结构域。同源性分析及系统进化分析表明,Dscam基因与节肢动物的Dscam基因首先聚为一类,且与凡纳滨对虾的同源性最高,为92.4%。连续投喂6 d热灭活白斑综合征病毒(white spot syndrome virus,WSSV)饵料来诱导免疫致敏反应,在0、6和12 d及二次感染后的12、24、48、72和168 h分别取样,用RT-PCR的方法检测中国明对虾Dscam的相对表达量。结果显示,诱导感染组Dscam基因在第12天开始上调,且与阴性对照组和未诱导感染组差异显著;二次感染后24 h,Dscam基因的相对表达量达到最大值,与阴性对照组和未诱导感染组差异显著;48 h后基因表达量开始下降,但表达量仍高于阴性对照组和未诱导感染组。实验表明,中国明对虾存在Dscam基因,并在免疫致敏过程中发挥重要作用。     

凡纳滨对虾丝氨酸蛋白酶同源物基因 (Lv-SPH)的克隆及免疫应答特征

【目的】丝氨酸蛋白酶（serine protease, SP）是一类重要且分布广泛的蛋白水解酶,行使着一系列重要的生理功能,包括参与消化作用、血液凝结、胚胎发育和免疫应答过程等,但在甲壳动物中少见初步报道。对虾的养殖持续面临着病害的困扰,深入开展对虾免疫防御机制研究,将会为寻找抗病新思路提供借鉴。【方法】本研究利用RACE技术克隆获得了一个新的凡纳滨对虾（Litopenaeus vannamei）丝氨酸蛋白酶同源物（Serine protease homologs, SPHs）基因（Lv-SPH）的全长cDNA序列,通过生物信息学方法分析了其序列特点,并利用实时荧光定量PCR方法探讨了其组织分布特征和应答病毒感染的表达变化模式。【结果】生物信息学分析显示该基因全长1 249 bp,ORF区长1 005 bp,5’-UTR为156 bp,3’-UTR为88 bp,ORF区编码334个氨基酸,氨基端的16个氨基酸为预测的信号肽序列。在线分析软件SMART分析显示Lv-SPH蛋白含有一个Clip结构域和一个高度保守的SP结构域（Tryp-SPc）,后者具有三分子活性催化位点,前两个是组氨酸和天冬氨酸,第三位为甘氨酸。该基因在凡纳滨对虾各种组织中有不同程度的表达,其中在血细胞中表达量最高,在肝胰腺、心脏和肠道中广泛表达,而在肌肉中表达量最低。注射白斑综合征病毒（White spot syndrome virus, WSSV）后24h时,Lv-SPH基因的相对表达量显著升高,病毒感染后48h达到最高,约为对照组的3倍。【结论】Lv-SPH基因具备典型的SPH家族成员特征,具有一定的组织表达特异性,WSSV可以显著诱导该基因的上调表达,表明它可能参与了WSSV引发的凡纳滨对虾免疫应答过程。【意义】研究结果为深入探讨对虾天然免疫调控机制提供了参考,在对虾健康养殖及病害防治方面具有潜在的应用价值。     

磺胺二甲嘧啶对中国明对虾(Fenneropenaeus chinensis)非特异性免疫酶活性的影响

以50、100和150 mg/kg 磺胺二甲嘧啶连续投喂中国明对虾(Fenneropenaeus chinensis)5 d,于给药期间第1、2、3、4、5天及停止投喂药物的第1、2、3、4、5、7、10天取样,测定中国明对虾免疫相关指标超氧化物歧化酶(SOD)、碱性磷酸酶(AKP)、溶菌酶(LZM)和酚氧化酶(PO)活性的变化情况。结果显示,磺胺二甲嘧啶不同给药剂量对酶活性的作用效果不同,投喂渔药期间(0–5 d),低浓度组 SOD 和 PO 活性均极显著高于对照组(P<0.01);AKP 活性于投药第2、3天极显著低于对照组(P<0.01),随后逐渐升高,于第5天显著高于对照组(P<0.05);LZM 活性于投药第3、4天显著低于对照组(P<0.05),于第5天极显著低于对照组(P<0.01)。中浓度组 SOD 活性在前2 d 显著高于对照组(P<0.05),投药3、4 d 显著低于对照组(P<0.05);AKP 活性于第5天活性最高,为对照组的1.14倍;LZM 活性在3、4、5 d 显著低于对照组(P<0.05);PO 活性在投喂药物前期1–3 d 呈上升趋势,极显著高于对照组(P<0.01),于第3天达到最高值。高浓度组 SOD 和 LZM 活性在投药期间显著低于对照组(P<0.05);AKP 活性于投药期间显著高于对照组(P<0.05);PO 活性于1、2 d 极显著高于对照组(P<0.01),随后逐渐下降。停止投喂药物阶段(6–15 d),3个浓度组各免疫相关指标均恢复至对照组水平。研究表明,低浓度磺胺二甲嘧啶对中国明对虾的免疫机能具有一定的影响,高浓度磺胺二甲嘧啶对中国明对虾的免疫机能具有明显的抑制作用。在使用抗菌药物进行抑菌或杀菌的同时,要综合考虑所选择给药剂量对对虾生理机能的影响。     

氨氮胁迫下中国明对虾(Fenneropenaeus chinensis)谷氨酸脱氢酶基因的表达分析

采用 RACE 技术克隆获得中国明对虾(Fenneropenaeus chinensis)谷氨酸脱氢酶 GDH 基因(FcGDH)。FcGDH 基因全长1779 bp,包括1个1659 bp 的开放阅读框(ORF),编码552个氨基酸,预测分子量大小为61.3 kDa,理论等电点为6.54。同源性分析显示,FcGDH 氨基酸序列与其他动物高度保守,其中,与凡纳滨对虾最为相似,高达98%,其次为中华绒螯蟹,为89%。系统进化树分析显示,FcGDH 氨基酸序列与凡纳滨对虾 GDH 聚为一支,之后依次为：中华绒螯蟹、黑腹果蝇、埃及按蚊。组织表达分析发现,FcGDH 基因在肌肉、鳃、肝胰腺、胃、肠、淋巴和血淋巴中均有表达,其中,肌肉中表达量最高。氨氮胁迫后,FcGDH 基因在肌肉和肝胰腺组织中变化显著,在胁迫后期,FcGDH 基因表达量均上调,且与对照组相比差异显著(P<0.05),说明 FcGDH 基因在氨氮解毒代谢过程中发挥了重要作用。     

中国明对虾BMP-7基因的克隆及表达模式分析

为探明转化生长因子-β (TGF-β)超蛋白家族的成员之一骨形态发生蛋白7 (BMP-7)基因在中国明对虾肌肉发生和生长过程中的表达模式,通过cDNA末端快速扩增技术得到了中国明对虾BMP-7基因(FcBMP-7基因)2003 bp的全长cDNA,包含466 bp的5′非翻译区和295 bp的3′非翻译区,1242 bp的开放阅读框共编码413个氨基酸。利用实时荧光定量PCR技术分析FcBMP-7基因在中国明对虾幼体原肠期、无节幼体期、溞状幼体期、糠虾幼体期、仔虾期5个不同发育时期肌肉组织中的表达规律,结果显示,该基因在幼体发育的各时期均有表达,原肠期表达量最低,从无节幼体期开始表达量显著增加(P<0.05),糠虾期表达水平最高,表明FcBMP-7基因参与了幼体肌肉的发生过程。此外,进一步分析FcBMP-7基因在中国明对虾2种规格幼虾[(3.95±0.08) g和(1.55±0.12) g]的8种组织中的表达模式,结果显示,FcBMP-7基因具有组织表达广泛性,且两组间的大部分组织的表达量均存在显著差异(P<0.05)。试验结果表明,FcBMP-7基因可能作为调节因子参与了...     

中国明对虾抗菌肽基因应答WSSV侵染的表达及其SNP分析

通过白斑综合征病毒(WSSV)感染实验,利用实时定量PCR技术研究了中国明对虾(Fenneropenaeus chinensis)应答病毒侵染后,已知的3种抗菌肽(对虾肽)在肝胰腺、肌肉、肠和鳃4种组织中的差异表达情况.结果显示,虽然3种抗菌肽表现出明显的组织表达特异性,即在不同组织中的表达趋势和表达丰富度存在明显的差异,但是就同一个组织而言,3种抗菌肽在1～120 h WSSV侵染区间内的表达趋势基本一致,在0 h(未侵染病毒)时,3种抗菌肽的表达量极低(为0);在6～24 h期间,检测到明显的表达量;48～120 h期间,3种抗菌肽的表达量总体呈现下降的趋势.这暗示3种抗菌肽在对虾机体内可能具有相似的生物学功能.在此基础上,本研究对各类型中国明对虾抗菌肽的SNP位点进行了筛选,进一步对不同SNP类型与抗WSSV或易感WSSV的关联程度进行了分析,结果显示3种抗菌肽基因的SNP位点很少,且在抗性和易感对虾群体内不存在明显的偏向分布.     

中国明对虾肌肉组织蛋白质双向电泳技术体系的建立

为了探索并建立中国明对虾的肌肉蛋白双向电泳体系,实验将中国明对虾的肌肉组织溶解处理后,通过固相pH梯度胶条等电聚焦、SDS-PAGE垂直电泳对蛋白质进行分离,对不同的裂解液配方、IPG胶条的pH范围及其长度、等电聚焦程序、上样量等进行了优化,并分别利用银染和考染方法进行染色,应用PDQuest软件对图谱进行了初步分析.结果显示,中国明对虾肌肉蛋白的等电点主要位于4～7之间,裂解液中添加硫脲、CHAPS、DTT等,可以增加对虾肌肉蛋白的提取率;采用17 cm,pH 4～7的中型IPG胶条,主动水化上样120μg,适当延长除盐时间和等电聚焦时间,搭建盐桥,采用浓度为12.5％的二向分离胶和硝酸银染色,能有效提高双向电泳(2-DE)图谱中蛋白点的分离度和分辨率;建立的中国明对虾肌肉蛋白双向电泳体系具有良好的重复性和稳定性.     

基于中国明对虾不同组织EST数据的基因表达差异分析

对前期获得的中国明对虾头胸部、血液、眼柄、卵巢4种组织的EST测序数据进行了生物信息学挖掘和分析.4种组织的原始EST序列分别为10 446条、2 690条、1 067条和1 282条,通过聚类拼接得到unigene 3 454条、1 053条、406条和544条,对其进行了NR、GO、KEGG等数据库的功能注释,并在此基础上进行了组织差异分析.通过同源比对的方法找出了各组织特异的转录本,并根据注释信息将其进行了GO功能分类.结果显示,血液组在细胞杀伤、迁移和节律等功能分类上特异性富集;眼柄组在色素生成、信号传递和生物学调控等功能分类上特异性富集;卵巢组在营养贮存运输、繁殖和定位等功能分类上特异性富集.拼接时聚类到一起的EST数目在一定程度上可以代表基因的表达量,据此对各组织的高表达基因进行了分析.结果显示,peritrophin、elongation factor 1-alpha、thrombospondin和arginine kinase 4个基 因在组织中分布较为广泛且表达量高,提示其可能参与对虾多种重要的生物学过程.而在血液组中注释到的高表达基因还包括penaeidin、cytochrome c oxidase和14-3-3 like protein基因,在眼柄组中注释到的高表达基因还包括arrestin和rhodopsin基因.此外,为了解各组织共有基因的差异表达情况,对peritrophin和peroxiredoxin进行了分析,发现了peritrophin基因的多形式和高表达现象.     

中国明对虾calcineurin B基因的克隆及其在竞争行为中作用的初探

中国明对虾在养殖中表现出较强的竞争行为,对其生长性能产生了较大的影响,然而,到目前为止其发生的分子机制尚不清楚。钙调神经磷酸酶(calcineurin,CN)是高度保守的Ca²⁺/钙调蛋白(calmodulin, CaM)依赖性丝氨酸/苏氨酸磷酸酶,由催化亚基(CNA)和调节亚基(CN-B)组成,是参与许多重要生理过程的多功能蛋白质。CNB在Ca²⁺/CaM的介导下主要在动物的中枢神经系统发挥重要作用。另外,前期通过比较转录组分析筛选出的与中国明对虾竞争行为相关的候选基因中包括CNB基因。为了进一步明确CNB在中国明对虾竞争过程中的作用,实验通过RACE技术克隆了中国明对虾CNB基因(FcCN-B)的全长cDNA序列,并利用Real-time PCR技术分析了其在高竞争能力组(HCG)和低竞争能力组(LCG)组间不同组织(神经节、心脏、胃、肝胰腺和肠)中的表达情况。结果显示,FcCN-B的cDNA全长序列为2 867 bp,包括95 bp的5′非编码区(UTR),540 bp的开放阅读框(ORF),和2 232 bp的3′UTR,其中ORF中...     

中国明对虾眼柄微结构与其生长的关系

观察了采集于江苏南通近海的69只中国明对虾的眼柄微结构,分析了其体长和体质量的生长。结果显示,眼柄由表层、色素层、钙化层和膜层4个部分组成。眼柄内存在明显的生长宽带和细纹,其中宽带数0~1个,细纹数27~37个。最小AIC法拟合分析显示,中国明对虾体长、体质量的生长与眼柄细纹数都呈显著的Logistic关系。研究表明,中国明对虾眼柄中的宽带与其年龄相关,细纹可用来分析中国明对虾的生长,而细纹的形成周期是否与个体差异、生长环境差异等相关还需要进一步验证。     

基于两种对虾参考基因组的中国明对虾性别分化区域初步探查

中国明对虾是我国最重要的养殖虾类之一。性成熟后的中国明对虾在生长和体色上表现出性别二态性。为了探查基因组上潜在的性别分化相关区域,对中国明对虾进行了全基因组重测序研究。分别使用中国明对虾基因组和其近缘物种凡纳滨对虾的基因组作为参考基因组,计算了雌雄中国明对虾之间的遗传分化指数F_st,以筛查基因组上的性别分化相关区域。当使用中国明对虾参考基因组时,有约89%的中国明对虾测序读段全部或部分比对到中国明对虾参考基因,覆盖度大约为84%。基因组上F_st出现较多杂乱的峰,其中LG5的F_st值整体呈升高的趋势,另外LG13、LG17及LG35均有F_st指数相对较高的区域。而当使用凡纳滨对虾参考基因组时,有约60%的中国明对虾测序读段全部或部分比对到凡纳滨对虾参考基因,覆盖度约为52%。Scaffold 2550和Scaffold 3683上分别有2个最显著的峰。将雌雄中国明对虾转录组测序数据与凡纳滨对虾的参考基因组比对后,获得了中国明对虾的粗略表达谱,挖掘出了丰富的差异表达基因。分析了前述2个Scaffold上...     

低密度养殖模式下中国明对虾社会交互效应的遗传分析

针对低密度养殖模式下中国明对虾收获体质量和眼球磨损性状的直接遗传效应(DGE)和间接遗传效应(IGE)进行了估计。为了准确估计中国明对虾收获体质量及眼球磨损性状的遗传参数,将来自G8和G9代的178个被标记的家系(G8代88个全同胞家系,G9代90个全同胞家系),共计6 408尾中国明对虾,每个家系分成3组(每组12尾),随机放入3个不同的圆缸(半径100 cm),其中,G8代88个圆缸,G9代90个圆缸。每个圆缸包含3个不同的家系,1个家系共与其他6个家系进行组合,生长测试80 d后对体质量及眼球磨损性状进行测量和评估。结果显示,使用传统的动物模型获得收获体质量的遗传力为0.11±0.05,属低遗传力水平。似然比检验结果表明,需要将IGE效应包含在模型中(LRT=5.26)。利用包含IGE的扩展动物模型估计得到的总遗传方差由DGE方差(43%)、DGE-IGE协方差(24%)和IGE方差(33%)组成,占表型方差的24%,是传统动物模型获得的遗传力的2倍多(11%)。由DGE-IGE协方差估计出收获体质量的DGEIGE相关系数为0.32±0.45,属中度正相关,表明由于养殖密度较低,...     

中国对虾养殖群体与野生群体线粒体控制区序列的比较

比较分析了中国对虾养殖群体与野生群体mtDNA控制区序列。研究结果显示,在长度为563 bp的mtDNA控制区片段中,中国对虾养殖群体与野生群体序列间存在一定程度的遗传差异。野生群体的基因多样度为0.967 2,略高于养殖群体(0.938 0),两群体间未检测到共享单倍型;野生群体mtDNA控制区核苷酸多样度为0.010 6,养殖群体核苷酸多样度为0.009 4,略低于野生群体的核苷酸多样度。基于K-2P模型计算得到中国对虾两群体间的平均遗传距离为0.010 8,野生群体个体间平均遗传距离为0.010 7,养殖群体个体间平均遗传距离为0.009 5;单倍型最小跨度树和NJ系统树均未检测到显著的谱系结构。确切P检验显示两群体间没有随机交配现象(P= 0.000 9)。两群体间的F_ST值为0.069 8(P=0.00),表明两群体间存在显著的遗传分化。