三角帆蚌珍珠形成相关基因的克隆与表达分析

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三角帆蚌(Hypriosis cumingii)是我国主要的淡水育珠蚌,其每年的淡水珍珠产量占世界的95%以上。研究三角帆蚌珍珠形成相关基因的功能对珍珠形成机制研究具有重要意义。通过三角帆蚌转录组测序得到的信息,筛选出2个perlucin基因和BMP7基因部分基因序列,采用RACE技术得到3个基因cDNA全长序列。为研究这3个基因的功能,首先对7个管家基因进行稳定性分析,最终得到3个合适的内参基因。利用荧光定量技术对3个基因在不同组织中、贝壳修复过程中及早期珍珠形成过程中表达量进行分析,利用原位杂交技术对基因在外套膜的表达进行定位分析。尝试将Hc-perlucin1蛋白在原核系统中进行表达。主要的研究结果如下:(1)三角帆蚌内参基因的筛选对β-actin、β-tubulin、elongation factor1alpha(EF1α)、GAPDH、ubiquitin、ribosomal protein L18(Rpl18)以及cyclophilin共7个管家基因,采用BestKeeper,geNorm和NormFinder软件分析了其在不同组织间、不同季节外套膜、贝壳修复过程和早期珍珠形成过程中的表达稳定性。结果表明,Ubi、RPL18和EF1α这3个管家基因在本论文所设置的实验条件下的表达相对稳定,是作为研究三角帆蚌贝壳和珍珠形成中基因表达分析的合适内参基因。(2)2个perlucin基因的克隆及表达分析克隆得到2个C型凝聚素基因Hc-perlucin1和Hc-perlucin2,两基因cDNA全长分别是1460bp和1973bp,包括18bp和438bp的5’端非翻译区(UTR),908bp和972bp的3’端非翻译区(UTR)。分别可编码161个和183个氨基酸,Hc-perlucin1基因有信号肽,而Hc-perlucin2基因无信号肽。两个基因都含有6个保守的半胱氨酸和1个CRD结构域。Hc-perlucin1和Hc-perlucin2基因在C端分别是―QPS‖和―EPN‖,这说明它们分别与半乳糖和甘露糖特异性结合。通过荧光定量分析,两个基因在三角帆蚌9个组织中均有表达,在鳃、闭壳肌和外套膜表达量都比较高。除此之外,Hc-perlucin1在血细胞中的表达量也比较高,Hc-perlucin2基因在肠道中表达量较高。在贝壳修复过程中Hc-perlucin1基因在珍珠层形成过程中表达量有明显的上升,而Hc-perlucin2基因表达量则有所下降。在早期珍珠形成过程中,两个基因表达量都有明显的上升。原位杂交结果也显示两个基因在外套膜中的表达位置一致,都在外套膜外侧上皮细胞中表达,该区域的细胞主要是参与珍珠层的形成。因此,三角帆蚌perlucin基因可能参与了珍珠层的形成。(3)Hc-BMP7基因的克隆与表达分析克隆得到Hc-BMP7基因cDNA全长为2080bp,包括377bp的5’端非翻译区(UTR)和401bp的3’端非翻译区(UTR)。开放阅读框的长度是1287bp,可编码428个氨基酸,前26个氨基酸是信号肽。Hc-BMP7含有一个TGF-β家族指纹,TGF-beta propeptide和TGFB两个结构域。Hc-BMP7在9个组织中均有表达,其中以性腺、鳃、肾脏和外套膜的表达量较高。在贝壳修复过程和早期珍珠形成过程中,该基因在外套膜和珍珠囊中的表达量均没有上调。原位杂交结果显示该基因在外套膜外侧上皮细胞和外套膜缘膜外褶上表达。(4)Hc-perlucin1蛋白的原核表达通过PCR扩增得到Hc-perlucin1基因整个开放阅读框,与线性表达载体pET-28a连接组成重组载体,转化到大肠杆菌BL21(DE3),经IPTG诱导表达重组融合蛋白pET-28a-Hc-perlucin1。通过不同梯度的培养温度、IPTG浓度以及诱导时间的实验组合,实验结果表示重组融合蛋白在最佳表达条件分别为:37℃、0.1mmol/L IPTG、6h。pET-28a-Hc-perlucin1重组融合蛋白主要以包涵体形式存在。通过SDS-PAGE和Western-Blot分析,结果表明表达的重组融合蛋白的相对分子量与预测值相符,约为21kD,并能特异性结合鼠抗His-tag单克隆抗体。
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