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分子生物学、基因工程技术等生命科学学科的不断进步,使得药用昆虫的研究得以深入到分子水平。本论文开展了三个昆虫蛋白基因的分子克隆、表达和功能研究。
1.桑天牛抗菌肽AgCRP(Apriona gemari Cysteine Rich Protein)基因的分子克隆、表达和功能研究首先,通过桑天牛幼虫的表达序列标签(ESTs)筛选到了目标基因,用RT-PCR技术,成功克隆了AgCRP基因。测序结果表明,AgCRP基因序列全长为207bp,可编码69个氨基酸残基的蛋白。经NCBI数据库检索和氨基酸序列比对分析,AgCRP成熟肽与长角天牛(AcalDlepta luxuriosa)抗菌肽AlCRP最为接近,两者同源性达62%;与其他昆虫抗菌肽一样,AgCRP也具有能形成CSαβ模块(Cysteine Stabilized αβ motif)的“C…CXXXC…C…CXC”保守序列。AgCRP属首次报道的基因序列,已在GenBank登录(登录号:AY771360)。
通过Nonthem blot杂交确定了AgCRP特异表达于桑天牛的脂肪体,并可被伤害、细菌或真菌等刺激上调。证明了AgCRP属于昆虫防御素型抗菌肽。
将克隆到的AgCRP基因作EcoR I和Xho I双酶切后连接到pBac-1质粒相应的多克隆位点上,获得重组杆状病毒转移载体pBac-CRP。然后在无血清条件下,以Lipofectin介导bAcGOZA杆状病毒DNA与pBac-CRP共转染草地夜蛾(Spodoptera frugiperda)Sf-9尾虫细胞,细胞呈明显感染形态,这是AgCRP基因首次在杆状病毒-昆虫细胞表达系统中的表达。
2.红光熊蜂(Bombus ignitus)蜂毒蛋白酶(BiVP)和脂酶(BiLP)基因的分子克隆、表达及功能研究首先,通过红光熊蜂的ESTS筛选到了目标基因,用RACE-PCR和RT-PCR技术,分别成功克隆BiVP基因和BiLP基因,测序结果表明,两者的核苷酸序列全长分别1083bp和954bD,可分别编码360个氨基酸残基和317个氨基酸残基的蛋白。推测两个蛋白的分子量分别为38.3kD和34.3kD。经NCBI数据库检索和氨基酸序列比对分析,BiVP具有极为保守的由His、Asp和Ser构成的催化三联体(catalytic triad)活性中心,属于丝氨酸蛋白酶;BiLP具有脂酶蛋白的特征保守序列“GXSXG”,属于脂酶类蛋白;两者均属首次报道的基因序列,其中BiLP基因已在GenBank登录(登录号:EU443786)。通过Northem blot杂交对BiVP和BiLP基因的特异性表达进行了考察。两者均特异表达于红光熊蜂的脂肪体。
将克隆到的BiNP和BiLP基因作Xho I和BamH I双酶切后连接到pBac-1质粒相应的多克隆位点上,获得重组杆状病毒转移载体pBacl-BiVP和pBacl-BiLP。然后在无血清条件下,以Lipofectin介导与bAcGOZA杆状病毒DNA共转染草地夜蛾Sf-9昆虫细胞,细胞呈明显感染形态,这是BiVP和BiLP基因首次在杆状病毒.昆虫细胞表达系统中的表达。
以快速蛋白液相色谱法纯化了重组BiVP蛋白,纯化程度约51倍,收率达到了57.8%。在酶活性研究中,发现重组BiVP蛋白的酶活性最适pH值为pH3.0,并在pH2.O~5.0的范围内能够保持活性的稳定。在pH3.0时,其最适温度为45℃,并且能在该温度下保持活性稳定至少10min。本研究实现了对BiVP重组蛋白酶活性的首次检测。