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家蚕(Bombyxmori)是重要的鳞翅目模式昆虫,家蚕基因组测序工作在2003年10月即已完成,并于2008年8月完成家蚕bHLH家族成员的鉴定。家蚕有52个bHLH基因,系统进化树分析把它们分成39个家族,六个组。然而,有关家蚕bHLH基因及其功能的研究报道较少。迄今为止,只有ASCa家族的4个成员和Twist家族、AP4家族、Bmal家族、Trh家族各有1个成员的基因得到克隆,并检测了它们在家蚕不同组织中的表达情况。
atonal基因属于bHLH转录因子的Atonal家族,最早于1993年在果蝇中被发现,随后在赤拟谷盗,河豚鱼,鸡,小鼠以及人中相继发现了该基因,然而关于家蚕atonal基因的研究仍报道较少。
本文利用生物信息学和实验方法得到了家蚕bHLH转录因子基因atonal,并对其进行了分析和鉴定,为进一步研究atonal的功能积累了一些基础信息资料。实验研究的主要结果如下:
1.生物信息学分析表明,家蚕atonal基因全长644bp,包括60bp的5-UTR,170bp的3-UTR,414bp的开放阅读框(ORF),编码138个氨基酸,预计相对分子质量为15.5kDa。从获得的基因结构来看,该基因在编码区内没有内含子,有转录起始位点和poly(A)加尾信号,编码区内存在一个保守的功能结构域bHLH基序,位于cDNA的No.301-No.459。多序列比对分析发现,Bmatonal的氨基酸序列和其他物种在bHLH基序区有较高保守性。系统发生分析结果表明,家蚕atonal序列与大红斑蝶的atonal序列形成单进化枝。
2.根据cDNA序列设计引物扩增出家蚕atonal编码序列,利用pGEX-4T-2表达系统在大肠杆菌BL21中进行了表达,得到了分子量约41.5kDa的融合蛋白,westernblotting鉴定正确。通过割胶对目的蛋白纯化回收后免疫新西兰大白兔,制备抗家蚕Atonal蛋白的血清。
3.对家蚕不同发育阶段和组织进行RT-PCR分析,结果表明atonal在家蚕各个发育阶段和幼虫不同组织都有表达,其中神经节及五龄幼虫的表达量相对较高。提取五龄幼虫各组织蛋白进行westernblotting分析,其结果与RT-PCR的分析结果一致即atonal在各组织均有表达。细胞免疫荧光显示家蚕Atonal蛋白主要定位在细胞质中,细胞核膜中少量表达。
4.利用家蚕杆状病毒表达系统,在家蚕BmN细胞系中成功过表达了重组的Atonal蛋白,westernblotting鉴定条带与预测大小一致,约为15.5kDa。