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在昆虫感受外界气味分子的嗅觉反应中,气味结合蛋白发挥了重要的作用。家蝇Muscadomestica是一种重要的卫生昆虫,研究家蝇嗅觉机制及其气味结合蛋白,作为家蝇可持续治理的一个有力措施,具有潜在价值。不仅能为生物破解气味世界的秘密提供大量知识,也有生态学和经济学意义。本论文则是要利用分子生物学技术,运用RT-PCR方法克隆得到家蝇气味结合蛋白的cDNA片段,并构建家蝇触角的cDNA文库以克隆获得气味结合蛋白的目的基因,为家蝇气味结合蛋白的研究在必要和适当的时候拓展到分子生物学的范围提供一个平台。本实验以家蝇触角总RNA为材料,运用RT-PCR方法,得到了一个381bp的气味结合蛋白cDNA序列MdomOBP1(GenBank登录号:AY730350)和一个353bp的气味结合蛋白cDNA序列MdomOBP2(GenBank登录号:AY730351),分别推导出了127个氨基酸和117个氨基酸的序列。从序列结构和生化特性来看,家蝇两个气味结合蛋白基因cDNA片段MdomOBP1和MdomOBP2均具有昆虫气味结合蛋白典型的保守序列和结构域,即具有6个保守的半胱氨酸位点。6个半胱氨酸分别交叉形成3个二硫键,即CysⅠ=CysⅢ,CysⅡ=CysⅤ,CysⅣ=CysⅥ,与气味结合蛋白二级结构的形成有关。从同源性和相似性分析结果来看,家蝇两个气味结合蛋白基因cDNA片段MdomOBP1和MdomOBP2推导的氨基酸序列与已报导的6种双翅目昆虫的气味结合蛋白同源性都较高,同一性分别为57%~88%和52%~91%;核苷酸序列的同源性分别为56%~86%和52%~90%。以上这些分析结果表明,本实验所得到的381bp和353bp的cDNA序列很可能是编码家蝇气味结合蛋白的部分核苷酸序列。
本实验也运用SMART(SwitchingMechanismAt5’endofRNATranscript)技术构建家蝇触角的全长cDNA文库。根据美国Clontech公司一个良好基因文库的质量标准:原始文库的重组子数目为5×105~5×108clones、重组率大于90%、插入cDNA片段不小于0.3kb、平均大于1kb,本实验所构建的家蝇触角cDNA文库质量较高。同时,用引物对Ⅰ和引物对Ⅱ从该cDNA文库中也扩增出了气味结合蛋白基因的cDNA序列。这些都证明,本实验所构建的家蝇触角cDNA文库质量较高。
随机挑取文库中的单菌落,共提取800个阳性质粒,用M13正向引物从5’端测序。将这些序列与GenBank中的有关序列进行比较,发现获得一个具有5’和3’非编码区的气味结合蛋白OBP3全长基因,命名为MdomOBP3(GenBank登录号:AY826189)。MdomOBP3由618个核苷酸组成,拥有从51~515共465个核苷酸的开放阅读框,编码154个氨基酸。
MdomOBP3推导的氨基酸序列也具有昆虫气味结合蛋白典型的保守序列和结构域,即N末端有一段20个氨基酸左右的信号肽,通过分子建模发现,它们能形成稳定的三维球形结构,其中6个半胱氨酸分别交叉形成3个二硫键,即CysⅠ=CysⅢ,CysⅡ=CysⅤ,CysⅣ=CysⅥ,与气味结合蛋白二级结构的形成有关。运用BLAST校验,将MdomOBP3推导出的氨基酸序列与已报道的6种双翅目昆虫的气味结合蛋白进行同源性分析,MdomOBP3推导的氨基酸序列与这六种气味结合蛋白同源性较高:同源性为59%~82%,相似性为72%~85%;核苷酸序列的同源性为56%~81%。因此,从序列结构和生化特性的分析结果看,本实验所得到的618bp的cDNA序列很可能是编码家蝇气味结合蛋白OBP3的全长核苷酸序列。