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精氨酸激酶是一种广泛存在于无脊椎生物并在能量代谢中发挥重要作用的磷酸原激酶。目前,人们已经鉴定了多种生物的精氨酸激酶基因,但是针对家蚕精氨酸激酶基因相关的报道还比较少。
本研究通过生物信息学与实验相结合的方法克隆到了家蚕精氨酸激酶基因,并对它结构和功能进行了初步研究。主要结论如下:
(1)从Genbank中搜索到家蚕BmAK基因(GenBank登录号:QD272299),并运用相关的生物信息学软件对其进行了分析,结果表明BmAK基因定位在家蚕第5号染色体上,其cDNA全长为1268 bp,含有两个外显子和一个内含子,5’和3’非翻译区分别为30和170 bp,开放阅读框(ORF)全长为1068 bp,编码355个氨基酸,相对分子量为40 kDa,等电点为5.87。BmAK蛋白在进化上非常保守,通过多重序列比对发现它与其他9个物种的AK序列相似度较高。
(2)根据序列设计特异性引物,采用PCR技术扩增BrnAK全长基因,采用pET-28a(+)载体在大肠杆菌Rosetta中进行了融合表达,且得到了可溶性蛋白。利用Ni-TNA柱通过亲和层析法纯化出有活性的蛋白质,通过质谱技术和Western blotting实验进一步证实了质粒pET28a(+)-BmAK在大肠杆菌Rosetta中表达的重组蛋白为His-BmAK融合蛋白。同时酶活力测定实验证明该重组蛋白具有消耗ATP,即转运高能磷酸基团的能力。通过细胞免疫荧光实验发现该基因主要定位于细胞质或细胞质的某些组织上。
(3)RT-PCR结果显示该基因在家蚕各组织和各发育阶段都有表达,但在血淋巴、卵巢、精巢中的表达量较低,在脂肪体中的表达量较高;除在二龄和三龄家蚕中的表达量较低外,其余各发育阶段都有表达,尤其在五龄的表达量最高。利用抗核型多角体病毒家蚕品系NB、敏感性品系306和用它们构建的近等基因系BC8研究了AK在家蚕抗核型多角体病毒病中所发挥的作用。我们对这些家蚕品系添食病毒后24小时的中肠样本进行了荧光定量PCR检测,发现AK基因的转录在添食病毒的NB和BC8两个抗性品系的中肠样本中呈现显著性的升高,而在306感性品系中的表达量在添毒前后变化不明显。Western blotting实验也进一步证明了该实验结果。这些结果都暗示BmAK可能参与到家蚕抗病毒的免疫应答过程中。