家蚕是人类利用较早的昆虫，它既是重要的经济昆虫，也是重要的模式生物。低分子量热激蛋白 (small heat shockproteins,sHSPs) 是一种在生物界普遍存在的蛋白质，sHSPs不仅在应激条件下高效表达，在正常状态的细胞中也广泛存在<[1]>，参与一些重要的细胞生理活动。sHSPs的生物功能<[2]>是多样化的，可增强细胞对逆境的耐受能力和恢复能力，充当分子伴侣；近来的研究还表明，sHsPs还与生物的正常生长、发育与分化、细胞内信号传导和育性转化有关<[3，4]>。不同物种sHSPs在序列和大小上存在很大的差异，但他们都有一个保守的α-晶体结构域<[5]>。为了系统的研究家蚕sHSPs基因的分布特点、基因结构、表达特性以及sHSPs功能等。本研究基于家蚕基因组数据对家蚕sHSPs基因进行系统的分析，克隆家蚕sHSPs基因，进行体外表达并鉴定sHSPs蛋白功能。研究结果如下： 1 家蚕sHSPs基因的生物信息学分析通过生物信息学分析方法，在家蚕基因组中一共找到14个sHSPs基因，6个基因与已知的家蚕sHSPs基因序列相同，8个是新发现基因。14个sHSPs基因中只有3个基因含有内含子结构，其中Bmhsp21.4基因含有4个内含子，Bmhsp34.8和Bmhsp26.3各含有2个内含子。根据sHSPs基因在家蚕基因组序列中的分布位置，其分布表现出串联重复的特点。14个家蚕sHSPs预测的蛋白序列都具有相似性较高的α-晶体结构域，而N-端和C-端序列的相似性都较低，α-晶体蛋白功能区长短不一，长度约60～90个氨基酸残基。 2 家蚕sHSPs基因表达特性EST数据分析和基因芯片结果表明：家蚕sHSPs基因在家蚕正常生长发育过程中都存在表达，BmsHSPs基因在组织间存在4种表达方式和在蛹蛾时期存在3种表达方式。儿乎所有BmsHSPs基因在生殖腺中高表并且雌雄差异明显。 热刺激实验结果表明BmsHSPs基因在非胁迫条件下存在一定的表达量，并且伴随着家蚕生长发育的全过程，但在热刺激胁迫下BmsHSPs基因的表达量大大提高，表明热刺激胁迫下蚕体能作出应激反应。 3 家蚕低分子量热激蛋白基因的克隆以及家蚕sHSPs系统进化分析根据家蚕基因组的CDS序列设计引物，克隆5个sHSPs基因，通过测序验证，克隆所得到5个sHSPs基因的核苷酸序列与家蚕基因组中这几个基因的碱基序列一致，没有任何碱基变化。 将人类、鼠、果蝇和家蚕4个物种的sHSPs蛋白序歹lj构建系统发生树，从系统发生树可以看出，鳞翅目和双翅目所编码的低分子量热激蛋白分别聚成一类并形成显著相关的群体，类群中的基因是在物种分化以后通过基因的复制形成的；其中有趣的是，少数sHSPs在物种间具有较物种内更高的相似性，如Bmhsp21.4与果蝇CG14207-PA以及Bmhsp26.3与果蝇CG4533-PA，这些基因序列间具有很高的同源性，结构保守，可能鳞翅目和双翅目物种分化前就已经存在。进化分析表明，家蚕sHSPs的进化关系与物种的进化关系大体一致。 4 重组表达质粒的构建以及pET-50b-Bmhsp24.3质粒的诱导表达以pET-50b(+)为表达载体，将Bmhsp24.3基因整个编码区亚克隆到pET-50b(+)表达载体构建成重组表达质粒，转化到BL21表达菌株，通过IPTG诱导重组质粒pET-50b-Bmhsp24.3表达蛋白。在一般的诱导表达条件下(37℃、IPTG终浓度为1mM、培养6h)，诱导表达蛋白以包涵体形式存在，改变诱导表达条件(18℃， IPTG终浓度为0.25mM、过夜培养)，同样得到诱导表达蛋白。经蛋白组分鉴定发现，诱导表达的重组蛋白以可溶和不溶的形式存在，并且两者各占细胞总蛋白的50％，有利于对重组蛋白功能的研究。 5 重组蛋白Western blot检测及功能研究诱导表达蛋白产物经SDS-PAGE分析表明，重组蛋白BmHSP24.3表达产物的分子量为80kDa左右，与用生物信息学方法预测得到的结果非常吻合。Westem blot检测结果表明，重组蛋白与抗体有较强的特异性反应。 在高温条件下，重组蛋白BmHSP24.3能与硫氰酸酶形成稳定的复合物，复合物经Native-PAGE和SDS-PAGE分析表明，重组蛋白BmHSP24.3能使底物蛋白免受热刺激胁迫而变性，起到分子伴侣的作用。