猪蛔虫雄虫cDNA文库的构建及性别差异表达基因的筛选和鉴定

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猪蛔虫(Ascarissuum)属于线虫纲(Nematoda)蛔目(Ascarida)蛔科(Ascaridae),寄生于猪小肠,可导致猪的腹泻、消瘦、贫血、出血、生长不良,并易引起其它疾病的继发。猪蛔虫对仔猪的危害尤其大,严重者可导致死亡,是造成养猪业损失最大的寄生虫病之一。猪蛔虫病感染普遍,分布广泛,特别是在不卫生的猪场和营养不良的猪群中,感染率一般在50%以上。猪蛔虫的幼虫还能感染人,在体内移行,造成幼虫移行症。 目前对猪蛔虫的研究主要是针对药物治疗和预防方面,比如抗蠕虫药物的研发,分子生物学研究主要集中在呼吸和代谢机制,各种酶的结构、作用和功能等方面,对猪蛔虫的性别相关基因研究很少。长期过度使用药物已造成全球性的寄生虫抗药性问题以及动物产品和环境中的药物残留等问题。通过选择性地抑制雄虫的发育来阻断蛔虫的传播或间接抑制雌虫产卵,这可能是防治猪蛔虫感染的新途径。因此必须对猪蛔虫的发育生物学及繁殖生物学进行深入的研究,然而这方面的研究在国内外都非常欠缺。cDNA文库的构建和分析是分子生物学的基本方法之一。本项研究首先应用SMARTTM(SwitchingMechanismAt5endoftheRNATranscript)技术构建猪蛔虫雄虫的cDNA文库,共获得了7.26×105个独立克隆,扩增后文库的滴度达到6.359×109cfu/mL。随机挑选30个克隆进行菌液PCR鉴定,插入片段的平均长度约为1kb,重组率达96.7%。猪蛔虫雄虫cDNA文库的成功构建为利用文库筛选猪蛔虫雄虫差异表达基因提供了材料来源,为进一步研究猪蛔虫性别发育的分子机制奠定了基础。猪蛔虫的磷酸果糖激酶基因和丝/苏氨酸蛋白磷酸酶基因是猪蛔虫功能基因。本研究利用PCR的方法从构建的猪蛔虫雄虫cDNA文库中筛选出这两个基因的阳性克隆,总共获得2个阳性克隆。测序结果显示,筛选出来的两个克隆分别为猪蛔虫磷酸果糖激酶基因和丝/苏氨酸蛋白磷酸酶基因的非全长序列。这两个序列都获得了完整的3’端,但缺失5’端。为了获得丝/苏氨酸蛋白磷酸酶的全长序列,本研究采用RACE技术(RapidAmplificationofcDNAEnds,cDNA末端快速扩增)延伸缺失的5’端。测序结果显示,用RACE技术共获得237个碱基,与已经获得的序列拼接,总共得到1056个碱基序列。最长的ORF(OpenReadingFrame,开放阅读框)从46至972位,包括927个碱基,编码308个氨基酸。收集不同发育期的猪蛔虫虫体,包括体外脱鞘的感染性幼虫、肺第三期幼虫(L3)、第四期幼虫(LA)以及雌、雄成虫。选用猪蛔虫的β-actin基因为内参基因,利用半定量RT-PCR技术检测丝/苏氨酸蛋白磷酸酶基因在不同期的虫体中的表达情况。结果表明,猪蛔虫丝/苏氨酸蛋白磷酸酶基因是猪蛔虫雄虫差异表达的基因,而且随着虫体的生长,它的表达量也越来越丰富,成熟的雄虫中该基因的表达量最高,而RT-PCR结果鉴定该基因在雌虫成虫中不表达。本研究成功地构建了猪蛔虫雄虫的cDNA文库,可以用于筛选、分离目的基因,寻找与性别发育有关的表达基因。筛选出猪蛔虫两个基因的非全长序列,利用RACE技术获得猪蛔虫丝/苏氨酸蛋白磷酸酶基因的一个全长序列,并研究了其表达谱,证明它确为雄虫差异表达基因。本项研究的结果为进一步研究猪蛔虫性别发育的分子机制,筛选出可用于疫苗制备的保护性抗原基因奠定了基础。
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