两种色型黄粉虫酚氧化酶原的cDNA克隆、生物信息学分析及表达水平检测

• 作者: 王勤 胡杰 黄琼
• 来源期刊: 昆虫学报
• 学科: 生物学
• 关键词: 黄粉虫 色型 酚氧化酶原 基因异构体 生物信息学 mRNA表达
• 年，卷（期）: 2013,（6）
• 所属期刊栏目: 生理与生化
• 页码范围: 594-604
• 分类号: Q966
• 语种: 中文

摘要

酚氧化酶是黑色素合成和昆虫免疫的关键酶,通常以无活性的酚氧化酶原形式存在.为给黄粉虫Tenebrio molitor遗传分化和免疫防御研究提供参考,本研究采用PCR和RACE技术克隆了黄、黑两种色型黄粉虫幼虫的酚氧化酶原基因Tm-ppo,对其cDNA序列及其推导的氨基酸序列进行生物信息学分析,采用实时荧光定量PCR检测其在两种色型黄粉虫不同发育阶段mRNA表达水平上的动态变化.结果表明:从黄、黑两种色型黄粉虫幼虫中克隆出的两个Tm-ppo cDNA序列全长均为2 199 bp,碱基序列一致性为99％,包含一个2 055 bp的开放阅读框,编码684个氨基酸,它们的编码蛋白有3个氨基酸差异:第176位(P→A)、256位(V→A)和648位(Ⅰ→M).这两个基因分别被命名为Tm-ppo-1和Tm-ppo-2(GenBank登录号分别为JX987235和JX987234).Tm-ppo-l和Tm-ppo-2编码的酚氧化酶原异构体蛋白(分别为Tm-PPO-1和Tm-PPO-2)存在一个可能的酚氧化酶原水解活化位点(R50～F51残基之间)和一个双铜结合中心(第196 ～ 239位残基和第344 ～411位残基)；同时含有一个类似巯基酯区域的序列(第579～588位残基)及一个C-末端保守基序(第634～645位残基)；但它们无氨基端疏水信号肽序列,也不存在跨膜区域.Tm-PPO-1和Tm-PPO-2的二级结构由大量的α-螺旋、β-折叠和无规则卷曲组成；三级结构分为前导域(第16～66位残基)、不相邻的功能域Ⅰ(第3～15位残基和第67～181位残基)、功能域Ⅱ(第182 ～419位残基)和功能域Ⅲ(第420 ～ 679位残基)4部分.此外,Tm-ppo-1和Tm-ppo-2在黄、黑两种色型黄粉虫的各发育期均有表达,并且不同发育阶段的mRNA表达水平呈现明显的变化规律:幼虫期＞成虫期＞蛹期.同时,环境温度对Tm-ppo-1和Tm-ppo-2的mRNA表达具有显著影响:与常温对照组(25 ～30℃)相比,42℃暴露24h和48 h的两种色型黄粉虫幼虫、蛹和成虫的mRNA表达量明显下调.相同试验条件下,黑色型黄粉虫幼虫和成虫的Tm-ppo-2mRNA表达量明显高于黄色型幼虫和成虫的Tm-ppo-1 mRNA表达量,但两种色型黄粉虫蛹的Tm-ppo异构体表达量无显著差异.本研究为进一步探讨黄粉虫的遗传分化和免疫防御提供了有益参考.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	黄琼	四川农业大学林学院森林保护学省级重点实验室	32	391	13.0	18.0
2	胡杰	四川农业大学经济管理学院	17	190	8.0	13.0
3	王勤	四川农业大学生命科学与理学院生物系	17	144	5.0	12.0