第36卷第7期 2008年7月 东北林业大学学报 Vo1.36 No.7 JOURNAL OF NORTHEAST FORESTRY UNIVERSITY Ju1.2008 小卷蛾斯氏线虫l3一微管蛋白基因的克隆与序列分析 ’ 秦松柏 (东北林业大学,哈尔滨,150040) 樊 东 (东北农业大学) 李春杰 许艳丽 (中国科学院东北地理与农业生态研究所) 摘 要 用TRIZOL法提取了小卷蛾斯氏线虫RNA,利用RT—PCR和cDNA末端快速扩增技术(RACE)技术 克隆了两条小卷蛾斯氏线虫13一微管蛋白基因cDNA的3 端序列。将得到的cDNA序列提交到GenBank,分别获 取登录号EU049857和EU049858。两个序列 长度分别为1 372碱基(SCTUB1)和1 374碱基(SCTUB2),分别编码 434和432个氨基酸,编码的蛋白的分子量在48 kDa左右。氨基酸的124~131位存在一个微管蛋白信号片段 GGGTGSG。序列分析表明,分离得到的两个基因与其他线虫的微管蛋白基因具有较高的同源性,核苷酸序列同源 性在65%以上,氨基酸序列同源性在81%以上,两个氨基酸序列都含有两个氨基酸保守区NNWAKGHY和RKAF— LHWYTGEGMDEMEFTE 关键词 小卷蛾斯氏线虫(&e me,凇carpocapsae);13一微管蛋白;克隆;序列分析 分类号S154.386 Cloning and Sequences analysis of Tubulin eDNA from Steinernema carpocapsae/Qin Songbai(Northeast Forestry University,Harbin 150040,P.R.China);Fan Dong(Northeast A cultural University);Li Chunjie,Xu Yanli(North— east Institute of Geography and AVicultural Ecology,Chinese Academy of Sciences)//Journal of Northeast Forestry Uni— versity.一2008,36(7).一72—74,83 nle I10tal RNA was isolated from Steiner mn carpocapsae.Two B—tubulin sequences of carpocapsae were cloned by RT PCR and rapid amplification of cDNA ends(RACE).The two B—tubu ̄n sequences were designated as SCTUB1 and SCTUB2 and submitted to Genbank under the accession numbers EUO49857 and EU049858.SCTUB1 and SCTUB2 re— spectively contained 1 372 base pairs and 1 374 base pairs with deduced amino acid sequences of 434 residues and 432 res— idues.The predicted molecular weight of these two sequences was about 48 kDa.There was a tubulin signature sequence GGGTGSG at 124 131 sites of the deduced amino acid.The sequence analysis indicated that the isolated nucleotide fragments nd tahe deduced amino acid sequences both shared igh ihdentity with the sequences from other nematodes.The identity of nucle- otides and amino acid residues were 65%and 81%respectively. le deduced amino acid sequences shared two conserved amino acid sequence motifs NNWAKG】{Y and RKAH H GMDEMEVIE with other nematde tubuolins. Key words Steinernema carpocapsae;3-tubulin;Cloning;Sequence analysis 昆虫病原线虫是近几十年发展起来的一种极具潜能的生 物防治因子。因其具有杀虫范围广、对人和环境安全无毒、易 于基因操作改良、并能以低成本的人工培养基大量繁殖等特 点而越来越受到生防领域的重视ll J。而微管是在所有真核 细胞中所普遍存在的结构,它由d和B微管蛋白组成的二聚 体、少量的 微管蛋白及少量的微管结合蛋白组成,并呈酸 性。d和B微管蛋白均由450左右个氨基酸组成,分N端区、 中间区和C端区。N端区有GTP结合位点,C端区是抗微管 药物结合区,还可以与微管相关蛋白结合以调节微管装 配 -3 J。越来越多的报道表明,微管蛋白个别氨基酸的改变 可引起微管蛋白结构的变化,从而导致虫体对以微管为靶点 的药物抗性的产生 。其原因可能是个别氨基酸的改变导 致了微管蛋白上与相应药物的高亲和力位点的丧失,使抗微 管药物无法有效地与微管蛋白上的靶点相结合。为了更好地 从分子生物学角度研究微管蛋白在昆虫病原线虫生长发育过 程中所起的作用及其与抗微管药物间的作用机理,笔者以小 卷蛾线虫(Steinernema carpoeapsae)为材料,通过RT—PCR和 RACE技术扩增,得到了两个昆虫病原线虫B一微管蛋白基因 3 端序列,并对其序列进行了分析。 试验所使用的小卷蛾斯氏线虫由中国科学院东北地理与 农业生态研究所无公害农业学科植保组提供,并在中国科学 院东北地理与农业生态研究所作物生理生态实验室通过活体 培养获得大量侵染期线虫;RNA提取试剂盒TRIzol@Reagent 为Invitrogen公司产品、反转录酶M—MLV Reverse Tran— scriptase、克隆载体pGEM—T easy Vector、低熔点琼脂糖购自 Promega公司;DNA胶回收试剂盒购自Takara公司;Taq plus DNA聚合酶为上海生工生物工程公司产品,受体菌JMltY)由 中国科学院东北地理与农业生态研究所作物生理生态实验室 保存,其余试剂为进口或国产分析纯。 1.2小卷蛾线虫总RNA的提取 Trizol Reagent(Gibco BRL)抽提小卷蛾线虫的总RNA(按 试剂盒说明操作)。所用试验材料、器皿和试剂均经DEPC (焦碳酸二乙酯)处理,以去除RNase。提取的小卷蛾虫总 RNA放入冰箱中一8O℃保存备用。 1.3利用RT—PCR和3 RACE技术克隆基因的3 cDNA序列 将5 L总RNA和1 IxL反转录引物(dt—Adapter—prim— er:5 GAC TCG AGT CGA CAT CGA m m m TTT TTT 1材料与方法 1.1线虫来源、菌株、质粒与试剂 1)中国科学院知识创新工程重要方向项目(KZCX2一Yw一 408)。 TTT一3 )混匀于PCR管中,于PCR仪上7O℃放置5 min,然 后立即冰浴2 min。再向PCR管中加入5 5 x RT缓冲液、 12 IxL dNTP、1 IxL RNasin和1 IxL M—MLV反转录酶,将上述 混合物于PCR仪中完成逆转录过程:42℃保温60 min,95℃ 灭活5 min,4℃保持。 根据已知线虫犬心丝虫(Diroiflaria immitis)、栉状古柏线 虫(Coopeda pectinata)、盘尾丝虫(Onchocerca volvulus)、马来 丝虫(Brugia malayi)微管蛋白基因的保守区的核苷酸序列, 设计了上游弓l物:Tub 5 一GCT GCC AAG1_rC TGG GAA GT一 3 ;根据反转录引物设计了下游引物:Adapter—primer:5 一 GAC TCG AGT CGA CAT CGA一3 ,引物由上海生工生物工 第一作者简介:秦松柏,男,1981年1O月生,东北林业大学生命 科学学院,硕士研究生。 通讯作者:许艳丽,中科院东北地理与农业生态研究所,研究员。 收稿日期:2007年9月19日。 责任编辑:张建华。 维普资讯 http://www.cqvip.com 第7期 秦松柏等:小卷蛾斯氏线虫13一微管蛋白基因的克隆与序列分析 73 程技术服务有限公司合成。PCR扩增按如下程序进行:94 oc, 1 miif:55 cC,1 min;72 oc,2 min;30个循环后,72 cC,10 min;4 cC保持。PCR产物经1.5%琼脂糖凝胶电泳检测。PCR产物 回收,与pGEM—T easy vector连接,转化E coli JM109,菌落 在含有x—gal和IPTG的平板上进行蓝白斑筛选,对于白斑, 按文献[6]进行酶切和PCR鉴定。鉴定结果由上海生工生 物工程公司进行序列测定。 1.4序列分析 ’ 利用ExPASy网站(http://us.expasy.org/tools/dna.htm1) 的蛋白分析软件对获得的cDNA序列进行翻译,翻译得到的蛋 白质等电点及结构域预测,也可以通过ExPASy(http://us.ex— pasy,or#)的相关蛋白分析工具获得。利用ClustalW软件进行 多序列比较及同源性百分数计算。序列比对的线虫来自于 NCBI(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/blast)中与克隆基因氨基 酸序列同源性较高的线虫,这些线虫分别是蛇形毛圆线虫 (Trichostrongylus colubrfiorm ̄)、粪类圆线虫(Strongyloides stereo— ralis)、犬心丝虫(Diroilfaria immitis)、栉状古柏线虫(Cooperia pec一 誊 氲 tinata)、盘尾丝虫(Onchocerca volvulus)、马来丝虫(B,- ̄gia mal- )、碗形盅口线虫(Cyathostomum catinatum)、辐射杯环线虫( Cylicocyclus radiatus)、十二指肠钩虫(Ancylostoma duodende)。 2结果与分析 2.1小卷蛾线虫13一微管蛋白序列的获得 PCR产物经1%的琼脂糖凝胶检查发现,扩增出的条带大 小约为1 400 bp,与期望的片段大小相符,并且具有良好的重复 性和特异性。PCR产物经纯化后克隆到pGEM—T载体中,选 取5个阳性克隆测序,得到2个分别为1 372 bp和1 374 bp的 片段,在GenBank上用Blast软件搜索,找到同源性较高的序列 均为线虫B一微管蛋白cDNA序列,初步断定这段cDNA序列属 于线虫13一微管蛋白全长cDNA序列的一部分,经推导,它们编 码的蛋白分别含有434和432个氨基酸,分子量分别为48 443 Da 和48486Da(图1和图2),克隆得到的两条p一微管蛋白cDNA 序列已经登录GenBank,并获得登录号,分别为:SCTUB1,Gen— Bank登录号为EU049857;SCTUB2,GenBank登录号为EU049858。 鼍 霉 镰 罨 豁 墓 嚣 嚣 氛霉甏 露 藩 裁 蔑鼗 嚣 谨 霪 繁 鼗 薯鼍 警 髂 撩 嚣 爹 舔 嚣 嚣 玺 聱 l 霪 嚣羹 妻囊鼍 霹妻 囊霉耋 嚣差 毒镬差 嚣墓 蔑 舔镰毽舔 蕊 奄遵 棼馨蔫 瓷 鼍懿 镰莨 . 惫 . 舔 嚣 嚣鼍氟毽 §奄豁 宅 藏 露 嚣 嚣 豁 嚣 妻 塞 熬 蘩 蘩 鬻 警 霪 建 罄 露 藩嚣嚣巍巍落警巍嚣嚣嚣罄豢露繇嚣茹嚣臻餮A嚣繁藩露誉露谣嚣嚣嚣轰警嚣警繁臻 繇嚣嚣 奄漆漆蠡嚣露蕊罄嚣0燕霞謦嚣蟊纛霪豢 瑶 筵 雾 魏 .庭 繁 錾 静 器 萋 擎 眷 各寡 嚣 嚣 巷嚣繁嚣嚣嚣嚣嚣鬻蕊嚣嚣霉警荣瑶露褰黪纛袅嚣謦漆誊善霉嚣露豢嚣嚣露赣巍 纛蕊霞誊警霉嚣謦 警 豢《嚣 霉熹落 露嚣嚣薅袅 羲 嚣 霞 嚣 纂 露 嚣 雾 燕 黪 瓣 摹 雾 舔 霪 嚣 髂嚣霞露露袅蕊纛霪蕊袁苍警藩露漆嚣菇蕊藏器铬臻袅露建嚣:凫 蘧嚣嚣赣蘧巍貉嚣嚣嚣嚣 嚣蔑爨嚣TCGT ̄袁鑫纛蕊嚣嚣霉嚣 建 嚣 嚣 甏蔫 馨 舔 舔 篷 矗 。盎 。蕾 X. 鬻 羹 嚣 巍 蓑 蘩 嚣 蘩 嚣 冀簦耋 羹露羹 器善§ 擎嵇 藏警漆警嚣露謦嚣嚣蠡嚣纛纛露痞鑫建嚣嚣禽瑶撩应嚣嚣蠡墨露蜜臻袅 嚣嚣嚣繁嚣 袅 露霪囊 墨露嚣覆露荽警嚣藏露 嚣 馨 羹 漫 麓 器 嚣 嚣 豢旗 蔑薅《 罨 舔镰洛 L 谨 露 雾 鼋 赣 玺 豢 黎 繇 毽 镶 蕊蘩霞镰鼍 霪霪萋 毒鎏蠢 差罐摹 碡霉耋 嚣 霪 霜翻焉翟曩墨嚣霜睡 黑匿 黑露蚕— 嚣 薹 嚣 鞣 羞 嚣 羹《霪 羹毒誊 妻蓑蠢 箍§蠢 壹营萋 巷纂薹 霪霪耋 掌要誊 羹罐董 露量 巷萋 冀碡蠢 釜蠢蠢 誊露羹 妻蚤 露蓬藿 誊囊蠢 漆嚣袅 森露繁瀛警 嚣嚣漆蕊嚣窭嚣嚣袅鬻露纛琴嚣警 嚣蕾嚣镶鬻霉豢蓍嚣鬻琪霪豢露誊霉嚣誊嚣嚣 豢誊《嚣纛蕊露器爹霉誊霉嚣 蠹 繁 擎 嚣 戳 l 霪 霪 雾 霪 器 霪 萝 嚣 镶磊嚣蕊嚣鬻嚣擎 露嚣露露纛巍嚣 嚣嚣纛嚣蕊褒嚣谣嚣 满嚣暴 霉霉謦嚣 霉嚣嚣蕊嚣嚣遴蕊 嚣露嚣嚣嚣嵇遘臻巍巍嚣漶嚣 警 罄 蓑 雾 繁 巍 嚣 熬 露 嚣 擎 襄 霉 惫 赣蔑嚣蔑 甏 镰驾 卷 蔑 魏豢舔 蔑 蕊 鏊。T霞 鼍 § 蒜 旗 甏。 氟 棼 蔑 蕊 黪 蠢 翟 萋 l 嚣 蓑 莲 蠡 嚣 薹 霪 雾 嚣 鬻 鞋 鏊 毽 餐蔑A毪蕊 甏 蔑馨《 蕊 强强 蔑 ̄7TG蔑裁甏罨 懑鼗鼍 旗TiTCT 毫ACCATGTCCGGAGTC: 氮 萼 繁 嚣 豢 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图1 小卷蛾线虫SCTUB1 cDNA片段及其编码的氢基酸序列 注:保守序列NNWAKGHY和RKAFLHwYTGEGMDEMEF丁E用双下划线表示、GTP核苷酸结合位点(GGGTGSG)涂黑表示。 维普资讯 http://www.cqvip.com 74 #誊 嚣鼋 誊¥聋{女篓孽 蒋 羞蕈 蜃 东羹 #《《 萋 瘩霉带霈 黪巷 孽 攀I譬 l嘲舻巷 蛐 雾北林业大学学 报 雾 #■耋《 摧 蠢雾蠢谚藿 弗耋 第36卷 醛 娃滩豁髓 戢瓢 瓤瓢 嚣¨鞋 鞋 瓣 瓢瓣虬潍 弘 ” 露嵇警舔卷喾轰蓬瑶警嚣 霉臻器落遘巍露澄警鼎霪蔑霉 嚣妫蕊 臻纛覆霞遘瑶嚣嚣黛 繁嚣豢纛露杂窭臻嵇 落罐建霪嚣鬻繁燕嚣 露 纛 装 磐 墓 l 蘩 豁 蠢 簇 嚣 赣 雾 嚣 龆 霪 嶷骧落嚣镬尊漶 譬嚣蕊嚣巍鬻 鬻瞽霉蕊嚣露鬻臻番浸巍篓嚣磐纛鬻鬻嚣蔑 蘧霉嚣张嚣羲慕 舞ACG ̄GC露纛遘露露嚣嚣 臻 繁 嚣 豁 囊 器 繁 麓 蔫 遴 嚣 纛纛嚣嚣 露蘧 若露繁嚣爨豢 嚣嚣露嚣嚣嚣蓄貉嚣嚣嚣嚣萋露嚣满CC警器§纛嚣豢霞警嚣薅纛磊 蒜纛霪嚣露纛嚣霪 纛嚣霉鹰 熬 雾 藏 纛 警 蠢 豢 蒸 臻 勰 嚣 鹫 袅露嚣嚣霞袅嚣羹袅 嚣馘嚣露露豢荣臻嚣 嚣臻墨嚣嚣霉藏嚣謦嚣蠡舀覆嚣纛巍嚣繁蕊嚣臻繁镑嚣嚣 嚣魏嚣嚣 稿蔗杂誊嚣豢纛 麓 藏 嚣 嚣 鬻 漆 黧 镰蔑 羲 蕊镰 甏 蔑 舔 馨 萋 爹 罄 黧 鬻 甏蔑奄舔 蔑 鬈 甏 雾 器 奄 嚣 漆 薅 鏊 谯l 蔑镰 赣 羹懿蔑 瓷 蔑鞋奄 建 嚣 。, ,毒 舔 。鬣 蕊 . 鬻 嚣 嚣 巍 羹 嚣 擎 嚣 鬻 繇 器 鼋 蓄 豢嚣嚣 逸繇 舔 拳 鲁蕊整懿 毽 赣辍 舔 赣蕺 舔氯嚣 嚣 警 黧 骧 篆 巍 墓 豁 嚣覆嚣蓼嚣睡蕊嚣鬻器露纛嚣谣蕊嚣器鼹纛嚣繁藩露蘩嚣霞嚣臻 嚣解臻露赣.燕薅嚣嚣嚣繁嚣嚣繁嚣藏霪繁誊露藏戴蕊霰 嚣 墓 l 赣蘸 篆 嚣 ■—曩—● ——霸—●隧—●圈——露 豁 蓼 善 蠢 巍 l 熬 罄 赣 露罨臻 喜菠整 豢莲 善 鼗舔 鬻 擎 器 藏 l 露 鬣 豢 蓬 赣 奄奄蕊 毫 鼗 氧 镰舔 器 嚣 器 器 爹 嚣 嚣 簸 鼙 嚣菇露赣鬻霞露警嚣蠡繁警嚣蕊燕嚣嚣露誊纛霞蕊纛 嚣 备蕊嚣露鬻翟 鬻《嚣露霉嚣嚣蕊嚣嚣巍 霉鬻嚣露警鬻嚣囊蓥蕊巍嚣巍嚣巷 鼙 繁 慧 冀 纛 霉 嚣 滩 露 蠢 冀 麓 警 露巍嚣撂纛露巍 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餐 繁 罄毽蔑 蔑繇 ,舔 .蔑漆 惫 蔑 繇 蔑豁 -嚣馨 蕊 .蔑《 警 娥嚣蔑豁 罄 蒜 篡 嚣 嚣 繁 嚣 婺 蔑 舔 §蕊憩 《警 镰 繇螽 蔫蕊毽 ,蔑 图2小卷蛾线虫SCTUB2 cDNA片段及其编码的氨基酸序列 注:保守序列NNWAKGHY和RKAFLHWYTGEGMDE.MEFrE用双下划线表示、GTP核苷酸结合位点(GGGTGSG)涂黑表示。 2.2微管蛋白的序列特性和同源性比对 利用ExPASy网站(http://us.expasy.org/tools/dna.ht一 Ⅱ11)的蛋白分析软件ScanProsite对获得的基因推导的氨基酸 序列进行分析,结果发现:在SCTUB1和SCTUB2所编码的两 个氨基酸序列的124~130位存在一个微管蛋白信号片段 GGGTGSG,是GTP核苷酸结合位点,此位点在 一及B一微 管蛋白的聚合中起重要作用 ]。 一和p一微管蛋白都含有 两个微管蛋白的特征保守区NNWAKGHY和RKAFLHWYT- GEGMDEMEFTE(图1和图2中已用双下戈0线标明)。 酸序列的同源性在65.4%~77.3%之间(表1)。 氨基酸序列的同源性序列比较分析表明,克隆的两个小 卷蛾线虫B一微管蛋白氨基酸序列间的同源性为85.9%,与 以上几种线虫的B一微管蛋白基因氨基酸序列的同源性在 81.5%~94:2%之间。 3结论与讨论 两条小卷蛾斯氏线虫体内编码p一微管蛋白的基因片段 为SCTUB1和SCTUB2。测序结果显示,SCTUB1和SCTUB2 同源性比较分析表明,克隆的两种小卷蛾线虫B一微管蛋 白基因核苷酸序列同源性78.1%,与其它寄生他线虫蛇形毛 圆线虫(Trichostrongylus colubriformis)、粪类圆线虫(Strongy- loides stercoralis)、犬心丝虫(Diroilfaria immitis)、栉状古柏线虫 (Cooperiapectinata)、盘尾丝虫(Onchocerca volvulus)、马来丝虫 (Brugia啪2 )、碗形盅口线虫(Cyathostomum catinatum)、辐 射杯环线虫(Cylicocyclus radiatus)、十二指肠钩虫(Ancylostoma duodenale)等在Genbank登录的线虫的p一微管蛋白基因核苷 的长度分别为1 372 bp和1 374 bp。经氨基酸序列推导,sc— TUB1和SCTUB2分别编码434和432个氨基酸,分子量分别 为48 443 Da和48 486 Dao在SCTUB1和SCTUB2所编码的 两个氨基酸序列的124~130位均存在一个微管蛋白信号片 段GGGTGSG,是GTP核苷酸结合位点,此位点在 一及B一 微管蛋白的聚合过程中起重要作用。目前,已有多种寄生线 虫的 一p一及 一微管蛋白基因被克隆,但作为一种对人类 防治害虫有益的生物因子,在斯氏线虫属还是首(下转83页) 维普资讯 http://www.cqvip.com 第7期 郑淼等:东北林蛙皮中胶原蛋白含量的测定及提取工艺 83 m#L,0.470;10.000 m#L,0.916;15.00O m#L,1.288;得到 参考文献 标准曲线Y=0.0824 +0.066 1,R =0.998 9,胶原蛋白消解 产物的吸光度为0.601,因此,羟脯氨酸质量浓度为6.492 m#L,经过换算得到胶原蛋白产品的纯度为54.1% ,成品的 收率为15%。 3结论 由于胶原是不溶于水的超高分子量物质,若想将它从林 蛙皮肤组织中提取出来有很多困难。采用酸酶结合提取,破 坏一部分肽键,使得胶原变成可以被醋酸溶解的可溶性胶原 蛋白,从而达到提取的目的。 利用废弃林蛙皮肤进行胶原蛋白的提取,测定出林蛙皮 [1]孟佳帆,王霞红,戎志毅,等.人源可溶性胶原的研制[J].中国 生物制品学杂志,2000,13(3):161—162. 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